來源：《半導體芯科技》雜志

VistaX Pro LayerScan是Comet Yxlon開發的計算機層析技術，是先進封裝領域最有效的檢測方法。

就在不久前，半導體行業還認為X射線技術準確度太差、速度過慢、成本太高，而現在，微型計算機斷層掃描（micro-CT）、精密軌跡和智能算法領域的新發展正在提供一種無損檢測方法，可以幫助制造商實現其零缺陷戰略，從而將他們的生產率和盈利能力提升到一個新的水平。

早在2005年，摩爾在一次紀念“摩爾定律”誕生40周年的訪談中就指出，這種集成電路微縮化很快就會達到其極限，很可能在21世紀20年代中期的某個時候變得根本不可行，或者實在是過于昂貴讓人望而卻步：“......材料是由原子構成的這一事實是最根本的限制，而我們距離這個限制已經不遠了......我們正在觸及一些非常基本的極限，所以總有一天，我們將不得不停下集成電路微縮化的腳步。”而另一方面，雖然時光已經進入了21世紀20年代，不過我們仍未走到摩爾定律的盡頭。

目前，先進封裝技術在電子結構方面早已進入納米級范圍。人類頭發的平均直徑為0.06毫米，即60,000納米，相比之下，微芯片的尺寸僅為幾平方毫米，其內部晶體管的作用就像微型電氣開關一樣，可以接通和關斷電源。如今，每顆芯片所內含的晶體管數量都達到數十億之多！

各個封裝內部數量越來越多的芯片通過龐大的金屬印制線網絡連接起來。在經過微調的電路里，更多的子組件通過數千個直徑為5～100μm的焊點進行橋接。這些焊點（焊球、C4或微凸塊）以及TSV（硅通孔）對產品質量構成風險，通常是由生產工藝變化引起的。

△圖1：60μm微凸塊的3D視圖（已焊接，未封）。

對當今的集成電路來說，其結構越緊湊、功能越強大、生產越復雜，其（從一個生產步驟到下一個生產步驟的）價值也就越高。對于制造廠家來說，所有必需分類清理的有缺陷的微芯片都意味著高額的經濟損失。試想一下，由于在早期階段沒有發現工藝錯誤，導致一系列封裝完畢的集成電路無法使用，將會造成多大的經濟損失！半導體行業的制造商需要以嚴格控制公差的零缺陷生產為目標。因此，可靠的質量檢查在研發階段就已經開始了，并且伴隨著整個制造過程，以降低非質量生產流程的成本。

破壞性測試方法，無論多么精確和詳細，都已不再是解決方案，因為這需要承受較長的周轉時間和較高的成本。在可能的檢測技術中，光學檢測只能檢測出一小部分關鍵缺陷。在半導體領域，X射線技術作為一種檢測方法極少受到關注。雖然它是唯一能夠觀察產品內部的技術，但是簡單的熒光透視無法分辨當今復雜的三維封裝中的重疊層。三維計算機斷層掃描（computed tomography, CT）可以對物體的空間視圖進行成像，但長期以來一直被認為速度太慢、成本太高。

三維計算機層析成像（computed laminography, CL）如今改變了游戲規則。與CT不同，CL不要求測試部件360°旋轉。通過一種特殊的方式，對組件進行逐層掃描，以達到檢測關鍵互連所需的分辨率和圖像質量。可以對各層實施單獨分析，也可將其重建為三維體。反過來，可以在任何感興趣的區域對三維體進行切割，并進行詳細檢查。在此過程中，計算機層析成像比FIB-SEM（聚焦離子束掃描電子顯微鏡）等技術的速度要快得多，而且足夠詳細，能夠檢測到所有關鍵缺陷。當今的CT/CL檢測系統能夠確保一致的圖像質量和穩定、可重復的結果，即使在批量檢測過程中經過數小時的操作之后也是如此。

△圖2：焊點的典型缺陷。

此外，通過應用自動化檢測流程和自動缺陷識別（ADR）技術，在半導體行業中，X射線檢測變得更加高效。Comet Yxlon的高分辨率微聚焦X射線系統具有同類最佳的成像水平和最新的軟件功能，結合Dragonfly用于自動分割和圖像評估的精細深度學習模型，可以根據用戶的個性化需求量身定制，并且不受人為偏倚的影響。加快了投產進程，從而顯著縮短了產品上市時間。

但是等等，X射線不會損壞、甚至毀壞敏感產品嗎？如果采用創新的Comet Yxlon檢測系統，上述情況就不復存在了。用于敏感組件的低劑量檢測器模式，具報警和停止功能的劑量監測，以及額外的劑量減低套件，可以防止可能的輻射損傷，并保證X射線檢查的安全性。除了經過驗證的Cheetah EVO、Cougar EVO和FF20 CT微聚焦系統外，Comet Yxlon還提供了作為SEMI版本的FF35 CT，該X射線系統符合SEMI?的嚴苛標準（包括SEMI?S2-0818和SEMI?S8-0218危險和安全標準），并通過了相應的認證。而且，相關的開發繼續全速推進。

△圖3：焊接凸點中空洞的3D視圖。

審核編輯 黃宇