天游线路检测中心 键合线的横截面样品制备
IB2021-02
简介
键合线是由金或铜制成的线状布线，用于连接半导体芯片的电路图案和封装的电极（图1）。由于将导线连接到芯片或封装电极的键合过程中的热处理，导线内部的晶粒尺寸会发生变化。如果热处理条件强，则晶粒变大，其结果是，断裂载荷降低，线材更容易断裂。反之，如果热处理条件弱，则晶粒仍较小，伸长率不增加，导致键合时环路形成不良。因此，通过控制热处理条件来控制晶粒很重要。为了观察与芯片键合的引线从键合部分到引线部分的晶粒，我们使用FIB观察宽度500mmμm的横截面样品。使用SIM图像（扫描离子显微镜图像）观察制作的截面，确认线材内部的晶粒的状态。
图。 1 半导体封装和键合线
通过 FIB 进行横截面样品制备
连接IC芯片与封装电极直径30μm金键合线，宽度500μm的横截面样本。使用离子束通过碳沉积形成保护膜（图2-a），并使用包括使用FIB加工的粗加工（图2-b）和精加工（图2-c）的加工工艺来制备横截面样品。详细加工条件见表。 1、整个加工过程所需时间为85分钟。JEOL 制造的最新 FIB 以及 FIB-SEM JIB-4700F 的最大离子电流为 90 nA。几代以前的数十种设备μ加工的极限是在米范围内，但使用最新的设备，加工时间已减少到大约1/10，以及数百米μm
图。每个处理过程的2张SIM图像
表。 1 加工条件和加工时间
| 加工工艺 | 加工条件 | 处理时间 |
|---|---|---|
| 沉积(2-a) | 30 kV1 不适用 | 18 分钟 |
| 粗加工(2-b) | 30 kV90 无 | 23 分钟 |
| 整理中(2-c) | 30 kV30 nA | 44 分钟 |
| 总计 | 85 分钟 |
使用 SIM 图像进行横截面观察
使用JIB-4000PLUS的SIM图像（图4）观察制备的横截面样品（图3）。 SIM 图像的通道对比度证实了金线内晶粒的分布。图4的右侧是每个晶粒的颜色编码图像。可以看出，键合侧和引线侧的晶粒尺寸不同。推测这是由于接合过程中的热处理导致接合部附近的晶粒粗化所致。
图。 3 横截面样品制备后的键合线（SIM 图像）
图。 4 键合线的截面观察图像（SIM图像）左：横截面观察图像（SIM 图像）。右：按晶粒颜色编码的图像（手动颜色编码）可以看出，键合侧的晶粒比引线侧的晶粒大。推测这是由于接合时的热导致晶粒变化的结果。
摘要
键合线宽度500μm的截面样品，使用SIM图像观察截面，确认线材内部的晶粒的状态。由于JIB-4000PLUS的最大电流为90nA，因此可以在短时间内制备大面积横截面样品。此外，SIM 图像对于观察金属结构非常有效，因为可以清楚地观察通道对比度。
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