电子产品世界

　　摘要：由于铜丝键合可以替代金键合，价格又便宜，正在被越来越多地应用到微电子元器件当中。目前的情况表明铜是可行的替代品，但是证明其可靠性还需要采用针对铜丝键合工艺的新型失效分析(FA)技术。

　　在本文中，我们将讨论一些专门为使用铜丝技术的元器件而开发的新型失效分析技术和工序。我们会将解释为什么铜丝的处理方式和金丝不一样，并且以功率MOSFET器件为例，循序渐进地了解失效分析的过程，保存对失效器件进行有效分析所需要的所有证据。

　　开封问题

　　进行失效分析要先打开零件，看是什么原因引起器件失效，主要问题就出在开封方法上。传统的酸刻蚀开封方法并不适用于铜丝键合的产品，因为硝酸的烟气会导致铜丝的快速刻蚀，即如图1和图2所示。

　　保持铜丝及键合的完整是不可或缺的。我们尝试使用激光开封，去掉部分模塑料，再用酸刻蚀，露出晶片表面。发现这样对铜丝和键合造成的破坏最小。

　　使用这种方法开封的器件见图3。图中显示，铜丝和键合均完好无损，但有时化学处理可能正好洗掉失效的根源，所以，如果可能应以离子束代替酸刻蚀。

　　铜丝键合和金属层的残留铝

　　完整露出铜线后还需要对铜丝键合进行研究，以便确定键合下金属层的厚度。铜丝键合下面铝层的最小厚度是影响铜丝键合产品的长期可靠性的关键因素。要详细分析铜丝键合工艺的情况，聚离子束(FIB)是必不可少的失效分析工具。

　　我们开发了先平行抛光再用聚离子束横切分析的方法，设计出一种不使用酸药剂的失效分析工艺。图5显示，对模塑料进行平行抛光，露出了晶片表面。因为在原来的器件中晶片放的高低不是很平整，所以左上角已露出，但有一层薄薄的模塑料还覆盖着晶片的右下角。

关键词： 铜丝键合 MOSFET 金键合 失效分析 金属层 201308