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蔡司顯微鏡事業部服務台灣半導體技術革命,革新研發效能

  • 鄭宇渟台北

IC封裝失效分析涵蓋了從電性和功能測試、檢查、排除、高解析度成像到破壞性失效分析等多個階段的工作流程。蔡司顯微鏡
IC封裝失效分析涵蓋了從電性和功能測試、檢查、排除、高解析度成像到破壞性失效分析等多個階段的工作流程。蔡司顯微鏡

至今已有177年的營運歷史,來自德國的卡爾蔡司 - 顯微鏡事業部是全球唯一一家提供光學顯微鏡、電子顯微鏡及3D X-ray顯微鏡三大領域研發製造的專業廠商。憑藉著傲人的經驗與技術實力,蔡司在顯微鏡製造領域一直居於全球領先地位,為各行各業提供啟發靈感的專業解決方案,不僅限於顯微鏡本身,還包含完整的分析軟體及客製化服務,協助客戶達成卓越的成就。

近年來,台灣半導體技術持續蓬勃發展,成爲全球供應鏈中不可以或缺的一環。客戶面臨的挑戰也日益艱鉅,需要以不同的方式思考,從多角度解決問題。蔡司顯微鏡事業部於2021年開始在台灣直營,以更近距離聆聽客戶需求,並迅速協助客戶解決難題,客戶的成功才是蔡司的成功。

隨著高性能運算的需求,半導體先進封裝技術面臨著日益增大的樣品尺寸和厚度,以及迅速成長的分析需求。然而,現有的分析設備已難以滿足這些挑戰。為了協助客戶應對這一變化,蔡司顯微鏡事業部推出了卓越的AI技術,為3D X-Ray顯微鏡上搭載了名為「DeepScout」的重構軟體,以及針對半導體先進封裝的解決方案「SIVA(Sample In Volume Analysis)」,成為半導體研發的最佳夥伴。

DeepScout打造半導體研發的利器:高效重構,解決難題,效率提升125倍

在各種顯微鏡中,高解析度的影像視野通常受到限制,而大視野卻無法達到所需的解析度,這兩者之間的平衡是使用者常常面臨的考量。3D X-Ray顯微鏡透過拍攝樣品180度的2D投影照片,再利用這些照片進行3D體積影像的重構。而DeepScout則運用AI中的深度學習技術,改進了重構過程,學習3D X-Ray顯微鏡高解析度掃描影像中的特徵,再透過點擴散函數還原大視野掃描影像中的細節,讓高解析度和大視野不再是二選一的難題。

透過DeepScout技術,工作效率可提高125倍,同時達成效率與品質雙贏的目標。以A12晶片拍攝為例,高解析度掃描使用體素尺寸2.1μm,視野範圍為6.3mm x 4.2mm;而大視野掃描則使用體素尺寸為10μm,視野範圍為30mm x 20mm。然而,透過DeepScout技術深度學習後,將大視野掃描直接重構成體素尺寸2.1μm,視野範圍維持在30mm x 20mm。這不僅節省大量時間,也確保掃描結果的高品質。相比傳統方式,可至少提高125倍的掃描效率,且省去了拼接所需的重疊掃描範圍的考慮。

SIVA技術助精準解析大體積樣品缺陷

尋找大體積樣品中的缺陷位置並進行缺陷分析,就像尋找海中的一根針般困難。然而,蔡司顯微鏡事業部為此提供了最佳解決方案—SIVA(Sample In Volume Analysis)。這項技術利用3D X-Ray顯微鏡觀察樣品內部結構,精準定位失效位置,並將相關訊息傳送到蔡司獨有的fs Laser FIB-SEM系統(Crossbeam Laser),再利用Crossbeam Laser快速切割至失效位置,進而透過超高解析度的電子顯微鏡觀察失效位置,不僅極大提升了工作效率,更令缺陷無所遁形。

舉例來說,將SIVA應用於手機的3D封裝晶片上,該晶片內含覆晶黏晶鍵合、銲錫凸塊和基板連接,以及打線和另一晶粒接合。利用Crossbeam Laser,成功精準切斷特定打線,且不影響其他區域及下方的晶粒,這是一個極為成功的應用案例。

使用SIVA技術,首先進行3D X-Ray顯微鏡的大視野影像拍攝,整體掃描範圍為12mm乘12mm,體素尺寸為12μm,掃描時間僅需28分鐘。接著,在感興趣的區域以高解析度的參數設定取得目標打線的3D影像,此次掃描範圍為2mm x 2mm,體素尺寸落在2μm,掃描時間為2小時。

最後,使用Crossbeam Laser進行定位,在fs laser的加持下,僅花費20秒時間就能切割大小為100μm x 100μm x 150μm的體積,以精準切斷深藏在封裝內的打線,而且完全不損傷附近的打線和下方的晶粒。之後可借助電子顯微鏡進行更進一步的觀察和分析。

蔡司擁有177年的顯微鏡經驗,技術根基與時俱進,結合人工智慧和關聯技術,大幅改善顯微鏡操作作業流程,並提高失效分析的成功率。無論是從Wafer到封裝,蔡司致力於為客戶提供全面的顯微成像解決方案,成為值得信賴的最佳合作夥伴。如欲瞭解更多,歡迎來信


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