Mit dem integrierten Modus "Bildgebung-Prüfung-Analyse" überwindet das SEM-Nanoprasser die Skalengrenzen herkömmlicher mechanischer Prüfungen und bietet ein präzises Mittel zur mehrstufigen Zuverlässigkeitsbewertung von Mikroelektronikgeräten vom Material bis zur Struktur. Mit der weiteren Miniaturisierung der Geräte (z. B. 3D-Stapelung, Kernpartikel-Integration) wird die Kombination mit Technologien wie Atomkraftmikroskop (AFM) und fokussierter Ionenstrahl (FIB) in Zukunft die Ausfallmechanismen auf der Skala vertiefer analysieren und die Zuverlässigkeit der Mikroelektronik kontinuierlich verbessern.
Technische Prinzipien und Vorteile
Das SEM-Nanopressgerät kombiniert die hochauflösende Bildgebung von SEM mit der mechanischen Prüffunktion von Nanopressgeräten: Über SEM wird die Oberflächenformation in Echtzeit beobachtet und Zielbereiche (wie Schweißpunkte, Verbindungen, Folien usw.) identifiziert. Anschließend wird eine Mikrowellenbelastung mit einer Nano-Drucksonde aufgebracht, um das Verhältnis zwischen der Drucktiefe und der Last aufzuzeichnen und die Härte, das Elastizitätsmodul, die Kriegelung und andere Parameter des Materials zu berechnen. Sein Hauptvorteil besteht in der Visualisierung in situ - während des Tests können Sie die Verformung, die Entstehung von Rissen und die Ausdehnung des Brechbereichs synchron beobachten, um den Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und Makroeigenschaften aufzudecken; Gleichzeitig können die Verschiebungsauflösung auf nanoskala (in der Regel bis zu 0,1 nm) und die Genauigkeit der Lastkontrolle (nN-Ebene) die Prüfanforderungen für ultradünne Filme (z. B. Rostocidschichten, Passivierungsschichten) in Mikroelektronik erfüllen.
Schlüsselanwendungen im Mikroelektronik-Zuverlässigkeitsprüfen
Zuverlässigkeitsbewertung der Verbindungsstruktur: Fehler der elektrischen Migration und der Spannungsmigration von Kupfer/Aluminium-Verbindungen in Chips entstehen häufig durch mechanische Mängel an der Schnittstelle oder zwischen den Kornen. Das SEM-Nano-Drucken ermöglicht die genaue Messung von Härte- und Moduldifferenzen an verschiedenen Stellen der Verbindungsleitung (z. B. Kristallgrenzen, Schnittstellen), die Identifizierung von Spannungskonzentrationsbereichen und die Grundlage für die Optimierung des Prozesses (z. B. Hitztemperatur, Dopingkonzentration). Durch die Analyse der Druckreaktion von Kupferverbindungen nach dem Wärmezyklus kann zum Beispiel der Grad der Abnahme ihrer Ermüdungsbeständigkeit quantifiziert werden.
2. Schweißpunkte und Verpackungsmaterialieneigenschaften: Schweißpunkte von FlipChips (wie Sn-Pb, bleifreie Schweißstoffe) können durch thermische Ausdehnungsstörungen während des Temperaturzyklus leicht plastische Verformungen oder Risse verursachen. Das SEM-Nano-Drucken kann einzelne Schweißpunkte vor Ort testen, ohne die gesamte Verpackung zu zerstören, um ihre Schlüsselparameter wie die Unterbrechungsstärke, die Kriechgeschwindigkeit zu erfassen und das Ausfallrisiko der Schweißpunkte im langfristigen Betrieb vorherzusagen. Darüber hinaus optimiert der elastische Modultest von Underfill seine Anpassung an Chips/Substrate und reduziert die Schnittstellenspannung.
Analyse der Zuverlässigkeit von Folien und Beschichtungen: Die Rostocidschicht (nur einige Nanometer dick) und die Passivierungsschicht (wie SiNx) von Mikroelektronik müssen eine hohe dielektrische Festigkeit und Kratzfestigkeit aufweisen. SEM-Nano-Druck kann die eigentlichen mechanischen Eigenschaften der Folie direkt bestimmen, indem die Drucktiefe (kleiner als die Filmdicke) kontrolliert wird, um Substratstörungen zu vermeiden; In Kombination mit der Beobachtung des Abtrennens oder Risses der Druckkanten durch SEM können die Bindungskraft und die Stoßbeständigkeit des Films an den Untergrund bewertet werden, um die Datenunterstützung für Prozessverbesserungen (z. B. Ablagetemperatur, Plasmabehandlung) bereitzustellen.