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Behandelte Themen
Hintergrund Zusammenfassung Einführung SIMS Imaging-Analyse Abschluss Hintergrund
Hiden Analytical wurde 1981 gegründet und befindet sich zurzeit in einer 2.130 m 2 Produktionsstätte in Warrington, England mit einer Belegschaft von über 50 liegt. Als privat geführtes Unternehmen unsere Reputation ist auf die Schaffung enge und positive Beziehung zu unseren Kunden aufgebaut. Viele dieser Kunden sind an der Spitze der neuen Technologie arbeiten - in den Bereichen Plasma-Forschung, Oberflächenphysik, Vakuum-Verarbeitung und Gasanalyse. Zur Wahrung dieser Ruf Hiden Analytical haben, im Laufe der Jahre etablierte außergewöhnlich hohen technischen Know-how in diesen Bereichen in unserem Unternehmen.
Zusammenfassung
Die Oberflächenchemie der integrierten Schaltung Bondpads ist entscheidend für die Verbindung Schweißen zu korrigieren. SIMS Imaging bietet eine schnelle Methode zur Beurteilung der Oberflächenchemie und Identifizierung Pads sogar um ein paar Monoschichten von Verunreinigungen abgedeckt. Understanding über die Verteilung der Verunreinigung, in diesem Fall ein Fluorkohlenstoff Anzahlung, führt zu einer besseren Prozessoptimierung und höhere Produktausbeute.
Einführung
Die Bond-Pad ist von entscheidender Bedeutung für die Halbleitertechnologie, wie es das Portal, durch die Signale an und von der integrierten Schaltung ist. Der Ausfall eines einfachen Draht Bindung bedeutet frühes Ausfallen im Betrieb oder niedrig Gerät zu erhalten.
Die Bond-Pad wird einfach ein kleines, von 20 bis 100 Mikron, meist quadratischen, metallischen Bereich um den Umfang der ein Chip, der auf die interne Schaltung verbunden ist. Es ist allgemein ein aluminiumsilicon komponiert Sputtern abgeschieden Legierung. Wenn der Chip verpackt ist, ist der Anschluss an die Bond-Pads über feine ultraschallverschweißt Drähten. Jede Verunreinigung auf der Oberfläche des Pads führt zu einer schlechten Schweißnaht und Folge eines Defekts.
Elektrische Prüfung der Chip-Funktion, mit Kontaktstiften, kann nicht eine schlechte Oberflächenchemie als Sonden in die Oberfläche eindringen, brechen durch jede Barriere-Schichten.
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Bond-Pads zeigt Kontaktsonde Eindringen
SIMS
Secondary Ion Mass Spectrometry verwendet eine konzentrierte, monoenergetischen, chemisch reine Ionenstrahl von typischerweise 1 bis 10 keV zu stottern erodieren die Oberfläche unter Analyse. Ionisiertes sekundären Partikel werden dann analysiert und erkannt in das Massenspektrometer. Hervorragende für den Nachweis von Oberflächenkontamination - Bei sehr niedrigen Ionenstrahl Ströme Analyse ist es, den obersten Monolagen beschränkt. Wenn der Ionenstrahl in einem Rastermuster über die Oberfläche abgetastet wird, kann eine räumlich aufgelöste Bild aufgezeichnet werden. So ist die räumliche Verteilung der ein Element zugeordnet werden kann.
Da der Ionenstrahl-Dosis erhöht wird und Sputtern wird aggressiver, anschließend tieferen Schichten freigelegt und Konzentration als Funktion der Tiefe ermittelt werden kann. SIMS ist die empfindlichste Oberflächen-Analyse-Technik mit Nachweisgrenzen im unteren ppb für viele Elemente.
Eine Flut von niederenergetischen Elektronen ist bei der Analyse von isolierenden Proben, wie z. B. Glas benutzt, um den Aufbau von Oberflächenladung zu verhindern.
Die hier vorgestellte Analyse wurde unter Verwendung der Hiden SIMS Workstation , eine komplette und sehr flexible Quadrupol SIMS / SNMS Instrument mit dem ausgestattet IG20 Gas Ionenkanone, Cäsium-Ionen-Kanone und MAXIM SIMS / SNMS-Analysator .
Imaging-Analyse
Der Zweck der Analyse war es, Bondpads mit nicht ideal Oberflächenchemie, die zum Scheitern bei der Wire-Bond-Verfahren kann dazu führen, zu identifizieren. Es hatte aus früheren massenspektrometrischen Analyse, dass im Allgemeinen die Oberfläche signifikante Fluorkohlenwasserstoff Verunreinigung enthalten und dies war die wahrscheinlichste Ursache des Versagens festgestellt worden.
Mit 5 keV Cs + Primärionen in eine 25ìm Stelle von weniger als 2nA, Masse aufgelöste Bilder von 27 Al gesammelt wurden konzentriert. Die Hiden Elemental Surface Map (ESM)-Software hat Rückstellung für schnelle Einzelbild Sammlung, sicherzustellen, dass die Ionendosis in der Nähe des statischen aufrechterhalten wird SIMS zu begrenzen. Bilder können mit einer breiten Palette von Pixeldichte gesammelt werden, von 100x100 bis 4000x4000, mit separater Regelung der Pixelverweilzeit und Datenraten von mehr als 3000 Pixel pro Sekunde.
Die MAXIM Sekundärionen-Analysator kann Ionen aus einer Fläche von bis zu 6 mm Durchmesser zu sammeln, obwohl in diesem Fall die Bilder, um Regionen rund 800ìm über in der Region die Reihe der Bond-Pads beschränkt waren.
Das Bild unten zeigt die Bond-Pad-Bereich bei einer Auflösung von 500x500 Pixel. Die Bondpads sind etwa 80ìm über und zeigen sich deutlich, zusammen mit einigen der Verkabelung zu verbinden.
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SIMS Messe aufgelöstes Bild (27 Al) von Bond-Pads
Gegen Mitte des Bildes ein Bondpad ist deutlich sichtbar mit deutlich geringeren Oberfläche Konzentration von Al als die um ihn herum. Auch die beiden anderen Pads an der äußersten rechten Seite des Bildes zeigen auch ein geringeres Signal.
Mit dem Bild für die Navigation, war es möglich, Massenspektren von diesen Pads zu sammeln, um mit dem aus der "normalen" Pads zu vergleichen. Die Spektren bestätigt, dass es eine deutlich höhere Fluor Kontamination auf den Pads reicht, um das Metall, wahrscheinlich Rückstand aus einem reaktiven Ionenätzen Schritt früher in den IC-Herstellungsverfahren unklar.
Abschluss
Imaging SIMS ist das ideale Werkzeug, mit dem die Verteilung von sehr dünnen Oberflächenschicht Kontamination zu untersuchen, um. Betrieb mit ausreichend Abblendlicht Stromdichte und eine hohe Empfindlichkeit Analysator wie Hiden MAXIM , ist es möglich, Bilder mit top Monoschicht Spezifität zu sammeln. Dies ist entscheidend, wenn es um Bindung und Adhäsion Fragen, wie es die obersten Monolage, die mit anderen Komponenten interagieren wird.
Quelle: Hiden Analytical
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