對使用銅絲鍵合的功率MOSFET進行失效分析

　　圖12和圖13顯示的是激光開封后露出來的釘架上銅鍵合。電子顯微鏡檢查發(fā)現(xiàn)，在MOSFET的釘架上的鍵合上有裂縫，這可能是導致不正常的高阻值的主要原因。

　　接下來，我們先用機械研磨的方式至銅絲鍵合的中間位置成一橫切面，檢查銅絲鍵合和晶片金屬交界面，然后再進行聚離子束精細拋光，去掉研磨表面或有膠著的部分，電子顯微鏡顯示了銅絲和晶片金屬層之間的交界面(見圖14和圖15)。

　　檢查完銅絲鍵合和釘架鍵合，我們認為高阻值失效是由釘架銅鍵合中的裂縫引起的。

　　案例研究二

　　在Vishay高可靠性銅絲鍵合工藝的開發(fā)和優(yōu)化過程中，失效分析對確定鍵合工藝參數(shù)發(fā)揮了重要作用。失效分析技術(shù)對幫助我們確定銅絲鍵合下面殘留鋁的厚度，并據(jù)此得出最理想的鍵合參數(shù)。表1顯示的是實驗結(jié)果，在實驗中對銅絲鍵合參數(shù)進行了調(diào)整，覆蓋到一組正常值周圍的一些參數(shù)值。

　　注意，這些參數(shù)的絕對值因鍵合機種而異，數(shù)值大小只是具有相對意義。

　　我們使用30℃、濃度63%的硝酸，去掉銅絲鍵合，沒有破壞下面的鋁層。然后用聚離子束(FIB)橫切面技術(shù)分析，查明在銅絲鍵合下面最薄的剩余鋁層。

　　圖16顯示，在Leg A1上，銅鍵合下面剩余鋁的厚度大約是2.06 μm。圖17顯示，在Leg A4上，銅鍵合下面剩余鋁的厚度大約是3.97 μm。我們用剩余鋁的最薄厚度作為過鍵合的安全裕量的指示器，發(fā)現(xiàn)減少基本功率能夠大幅降低銅絲過鍵合的風險。我們認為，一組優(yōu)化的鍵合參數(shù)應當提供良好的鍵合完整性，而且不會產(chǎn)生過鍵合。

　　參考文獻：
　　[1]Song M,Gong G L,Yao J Z, et al.Study of Optimum Bond Pad Metallization Thickness for Copper Wire Bond Process[C].2010 12th Electronics Packaging Technology Conference:597–602.
　　[2]Murali S,Srikanth N.Acid Decapsulation of Epoxy Molded IC Packages with Copper Wire Bonds.IEEE Trans. Electron. Packaging Manufacturing,2006,29(3):179-183
　　[3]Klein J E,Copeland L.Decapsulatioon of Copper Bonded Encasulated Integrated Circuits Utilizing Laser Ablation and Mixed Acid Chemistry.2010 ISTFA:133-136
　　[4]Staller K D.Low Temperature Plasma Decapsulation of Copper-wire-bonded and exposed Copper Metallization Devices.2010 ISTFA:127-132.
　　[5]Premkumar J,Kumar B S,Madhu M,et al.Key Factors in Cu Wire Bonding Reliability: Remnant Aluminum and Cu/Al IMC Thickness.2008 10th Electronics Packaging Technology Conference:971 – 975
　　[6]Zhang X,Lin X,Chen Y.The Reliability Evaluation of Cu Wire Bonding by Using Focus Ion Beam System.2010 Int’l Conf. on Electronic Packaging Technology & High Density Packaging:1049-1052.