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3D封装面临量测挑战 互连密度是封装微缩关键管控因素
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 报导】   2019年09月23日 星期一

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过去50年来,晶圆厂已经将最小的电路板尺寸,从过去的微米缩小到奈米级别,这个转变部分是透过精密的检验与量测系统所达成。现今的技术几??已达到Dennard微缩定律与摩尔定律的极限,使得产品效能提升的关键,从晶片的微缩转至IC的封装上。换句话说,在未来,将以封装来延续摩尔定律的效能表现。

IC封装产业高度依赖物理横切面来检视。此方式对这些先进封装来说并不足够,因此需要新的检验与量测技术。
IC封装产业高度依赖物理横切面来检视。此方式对这些先进封装来说并不足够,因此需要新的检验与量测技术。

蔡司半导体制造技术业务发展总监Thomas Gregorich指出,互连密度是封装微缩的关键管控因素。100微米铜柱(Cu-pillar)互连密度为每平方公??100 I/O,且不需要精密的制程控制就可以达到高组装良率。50微米高频宽记忆体(HBM)与2.5D互连的密度为每平方公??400 I/O,以既有的检验与量测系统将会难以控制其组装良率。

在此同时,封装量测技术也正在改变。未来的记忆体与「小晶片(chiplet)」技术,预计将使封装互连间距降至20微米或更小,使得互连密度达到每平方公??2500~10000 I/O。这类封装会需要後段制成(BEOL)般的互连密度,与晶圆厂及的组装良率。

近50年来,IC封装产业高度依赖物理横切面来检视、量测并定义深埋在内的结构。此方式对这些先进封装来说并不足够,因此需要新的检验与量测技术。蔡司开发出新一代的Versa X-ray显微镜(XRM),被视为业界标准,能为深埋在IC封装内的缺陷提供高解析度、非破坏性的成像,几??全球所有的失效分析实验室都采用这样的显微镜解决方案来检测IC的封装结构。

Thomas Gregorich说,行动与高效装置对於微缩以及传输效能的需求不断提高,使得业界在高密度多晶片架构的许多创新,而这些设计也带动封装技术迈入立体化,使得制程的量测技术成为是否能推出新颖且先进技术的关键,而这些技术的制程宽容度(process margin)通常较低或较难被控制。然而,现今先进封装中因目标物太小,已无法用2D X-ray与microCT这类非破坏性的方法来观测。此外,物理横切面除了无法提供3D立体资料之外,还属於破坏性量测,较为耗时,通常也只能处理少量样本,就统计层面来说,改进制程控制的成效有限。

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