Utilisation de rayonnement synchrotron Microtomographie d'enquêter sur Multi-échelle Forfaits microélectroniques en trois dimensions

Résumé

Pour cette étude, le rayonnement synchrotron micro-tomographie, une technique d'imagerie non destructive en trois dimensions, est utilisé pour étudier un ensemble de micro-électronique avec une aire en coupe transversale de 16 x 16 mm. En raison de flux élevé et la luminosité du synchrotron l'échantillon a été imagé en seulement 3 min avec une résolution spatiale de 8,7 um.

Résumé

Le rayonnement synchrotron de micro-positons (SRμT) est une technique (3D) imagerie non destructive en trois dimensions qui offre un flux élevé pour rapide temps d'acquisition de données à haute résolution spatiale. Dans l'industrie de l'électronique il y a un intérêt sérieux dans l'exécution de l'analyse des défaillances sur les paquets de microélectroniques 3D, beaucoup qui contiennent de multiples niveaux d'interconnexions à haute densité. Souvent, en tomographie il y a un compromis entre la résolution de l'image et le volume d'un échantillon qui peut être imagé. Cette relation inverse limite l'utilité des systèmes conventionnels tomodensitométrie (CT) depuis un paquet microélectroniques est souvent de grande surface en coupe transversale 100-3,600 mm ^2, mais a des caractéristiques importantes à l'échelle du micron. La ligne de faisceau micro-tomographie à l'Advanced Light Source (ALS), à Berkeley, CA Etats - Unis, a une configuration qui est adaptable et peut être adapté aux propriétés d'un échantillon, à savoir, la densité, l' épaisseur, etc., avec un maximum permettentsection transversale en mesure de 36 x 36 mm. Cette configuration a également la possibilité d'être soit monochromatique dans la gamme d'énergie ~ 7-43 keV ou fonctionnant avec flux maximum en mode lumière blanche en utilisant un faisceau polychromatique. Présenté voici le détail des étapes expérimentales prises à l'image entière d'un système 16 x 16 mm dans un colis, afin d'obtenir des images 3D du système avec une résolution spatiale de 8,7 um tout dans un temps de balayage de moins de 3 min. Sont également indiquées les résultats de paquets numérisés dans des orientations différentes et un ensemble en coupe pour une meilleure imagerie de résolution. En revanche un système de CT conventionnel prendre des heures pour enregistrer des données avec potentiellement moins bonne résolution. En effet, le rapport du champ de vision en temps le débit est beaucoup plus élevé lors de l'utilisation de l'installation synchrotron tomographie par rayonnement. La description ci-dessous du dispositif expérimental peut être mis en œuvre et adapté pour être utilisé avec de nombreux autres multi-matériaux.

Introduction

Dans le domaine de la microélectronique, comme dans beaucoup d'autres domaines, l'évaluation non destructive à l'échelle du micromètre est nécessaire lors de la caractérisation des échantillons. Spécifiquement pour l'industrie de la microélectronique, il y a un intérêt à sonder les paquets de la microélectronique 3D, contenant multi-niveaux et multi-matériaux, et l'identification des défaillances dans des emballages pendant thermique, électrique, mécanique et soulignant des composants. Autour du synchrotron mondial des installations de rayonnement ont désigné tomographie et de diffraction beamlines qui sont utilisés pour l'analyse des défailla....

Protocole

Note: les détails du protocole décrits ci-dessous ont été écrits spécifiquement pour les travaux en ligne de lumière 8.3.2 à l'ALS, Berkeley, CA. Adaptations peuvent être nécessaires pour le travail dans d'autres installations de synchrotron, qui peuvent être trouvés dans le monde entier. la sécurité appropriée et la formation de rayonnement est nécessaire pour mener des expériences de ces installations et les lignes directrices pour la formation peuvent être trouvées sur le site Web de chaque installation de synchrotron individuelle. Toute modification ou mise à jour du protocole de positons (ALS, LBNL, Berkeley, CA) peuvent être trouvés sur le manuel de ¹⁵ ligne de l....

Résultats

Les images capturées en utilisant la tomographie sont dues à l'absorption différentielle de rayons X dans les interconnexions de soudure, des traces métalliques et d'autres matériaux dans la micro-électronique en fonction des différentes longueurs d'atténuation et de l'épaisseur de ces matériaux multiples. Le paquet SIP consistait en un silicium mourir attaché à un substrat en céramique avec la première interconnexion de niveau (FLI) puce flip boules C4 de soudure d'environ 80 um de diamètre; interco.......

Discussion

Toutes les étapes décrites dans la section de protocole sont essentielles pour obtenir des images à haute résolution d'échantillons multi-échelles et multi-matériaux. L'une des étapes les plus critiques est l'échantillon de montage et la mise au point de l'optique, qui sont indispensables à l'obtention d'images de qualité qui peuvent être utilisés pour la quantification. Plus précisément, même léger mouvement de l'échantillon provoquerait des artefacts dans l'image reconstruite et défocal.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Ligne de faisceau 8.3.2	Source lumineuse avancée, Berkeley, Californie, États-Unis		http://microct.lbl.gov/