铝焊垫俄歇分析中荷电效应影响及其降低方法

铝焊垫表面残留物的检测是确保铝焊垫质量的重要指标。俄歇电子能谱仪(AES)由于检测区域小、表面分析灵敏度高,被广泛用于集成电路(IC)芯片制造中铝焊垫的表面成分分析,但荷电效应的存在常常会影响俄歇分析的结果。铝焊垫分析过程中,消除或者减少荷电效应是保证俄歇分析结果正确的前提。从优化俄歇电子能谱仪分析条件(比如降低入射电压、倾斜样品载物台、Ar+离子中和)和使用辅助方法改善样品导电性两大方面,介绍了几种减少荷电效应的有效方法,提出了铝焊垫俄歇分析的基本流程。结果表明,此分析流程能有效提高分析效率,为业内俄歇分析人员提供借鉴。

利用俄歇电子能谱仪研究Al焊垫表面的F腐蚀

Al焊垫的质量关系着半导体器件及封装的质量和可靠性。多项研究表明Al焊垫表面的沾污增强了Al焊垫腐蚀的可能性,特别是焊垫表面刻蚀后残留的F元素,极容易在焊垫表面引起各种类型得腐蚀。应用俄歇电子能谱仪,研究了两种发生在焊垫表面的腐蚀现象,结合其他失效分析手段,分析了Al焊垫表面的F腐蚀的成因。研究结果表明,被腐蚀的Al焊垫表面F元素的相对含量较高,腐蚀缺陷所在区域的氧化层大为加厚,将直接影响到后期封装过程中Al和相应封装材料的金属键合,造成潜在的芯片失效。

晶圆制造、运输、封装过程中Al焊垫污染源的研究

半导体芯片上Al键合焊垫在集成电路器件良率测试和封装中是非常重要的。研究焊垫污染来源对晶圆制造和金线键合工艺的改进将会有极大的帮助。结合案例采用扫描电子显微镜(SEM)、能量弥散X射线探测器(EDX)、透射电子显微镜(TEM)、聚焦离子束显微镜(FIB)等分析研究了焊垫污染的来源。结果表明,键合焊垫上的F沾污的来源可能与顶层金属蚀刻或焊垫打开过程中的蚀刻气体或者运输相关;异常焊垫上较高的C和O可能是在晶背减薄过程中引入的;运输过程中的包装纸导致了异常焊垫上O和K沾污;异常焊垫上的Si尘埃形成于晶粒切割过程中;焊垫腐蚀区域的Cl则来源于焊垫蚀刻气体。