Charakterisierung von Bonddefekten

Ultraschallmikroskopie

Für viele neue Anwendungen im Bereich der Mikrosystemtechnik ist die für die Sicherstellung der Funktionalität ein hermetisch dichtes Package mit einer großen mechanischen Festigkeit erforderlich. Bonddefekte wie Voids, Lufteinschlüsse und Verunreinigungen im Interface führen lokal zu einer Schwächung der Verbindung. Weiterhin können Risse eine Verschlechterung der Funktionalität des Systems bis hin zum vorzeitigen Versagen hervorrufen. Die Ultraschallmikroskopie (Scanning Acoustic Microscopy – SAM) stellt ein zerstörungsfreies Verfahren zur Identifikation dieser mikroskopischen und makroskopischen Defekte dar. Sie ermöglicht eine Bewertung der Bondverbindung im laufenden  Herstellungsprozess auf Chip- und Waferlevel und geht mit einer Steigerung der Ausbeute einher. Alternativ können auch einzelne Chips auf Defekte infolge zyklischer, thermomechanischer Beanspruchung untersucht und somit eine nichtinvasive Bewertung der Zuverlässigkeit durchgeführt werden.

Vorteile des Verfahrens:

• Zerstörungsfreie Analyse von Wafern und Chips mit Multilagenaufbau
• Charakterisierung von Systemen mit metallischen Zwischenschichten
• Identifikation von Defekten an Verkappten MEMS-Devices (nach thermischen Zykeln möglich)
• Oberflächenanalysen mit speziellen Ultraschallwandlern

Am Fraunhofer ENAS steht ein Ultraschallmikroskop SAM 300 E der Firma PVA TePla mit verschiedenen Ultraschallwandlern zur Verfügung. Die Analysen können an Rundsubstrate Durchmesser durchgeführt von 4“, 6“, 8“und 12“ durchgeführt werden.

Auswahl verfügbarer Ultraschallwandler:

Ultraschallwandler	Eindringtiefe	Auflösung	Anwendungsgebiet
110 MHz	groß	mittel	Identifikation von Defekten, Bondfehlern und Rissen im Interface und MEMS Device
175 MHz	mittel	hoch
20 MHz	groß	klein
100 MHz	Oberfläche	mittel	Charakterisierung von Oberflächen
400 MHz	Oberfläche	hoch
Spezifikation
Scan-Bereich		320 x 320 mm²
Waferhalterung		4", 6", 8" and 12"