电子元器件金铝键合失效分析研究

金铝键合失效是电子元器件常见的失效模式之一。对某型号射频芯片和检波器两例产品开展了失效分析研究。结果表明,一例失效产品出现了键合丝脱落的情况,一例失效产品出现了键合拉力几乎为零的情况,这是由于铝焊盘与金键合丝之间形成了金铝间化合物,金铝间化合物电阻率较高,使得键合强度降低或键合脱开,最终导致产品失效。研究了金铝化合物的失效机理,借助扫描电子显微镜对金铝化合物形貌及元素进行了分析,最后对金铝化合物所导致的失效提出了预防和改进措施,对于提高电子元器件的可靠性具有一定的借鉴意义。     

高温对金-铝系统电阻和强度的影响研究

在讨论金-铝键合系统失效机理的基础上,对高温条件下金-铝键合系统接触电阻和键合强度衰变情况进行研究.给出了金-铝系统接触电阻高温衰减曲线和破坏性键合拉力强度高温衰减曲线.通过对实验结果的分析,提出在设计中通过评估键合点工作温度来避免金-铝键合系统的可靠性隐患.     

金铝键合寿命评价方法研究

由于金属间化合物的生成,会使金铝键合的接触电性能受到影响.从金属间化合物生成这一单一失效机理出发,以失效物理为理论基础,通过恒定高温加速和高温步进加速试验,针对不同温度下的金铝键合寿命做出评价,并给出键合寿命评价流程.     

半导体器件金铝键合的寿命研究

金铝键合失效是MOSFET器件常见的失效模式之一,主要是由于金属间化合物的生成,影响了金铝键合的接触电性能,从而导致键合强度下降,接触电阻升高。针对这种失效模式,进行了三种不同高温条件下的加速寿命试验,并对这三种试验的器件进行金铝键合现象观察,对目前工艺水平下的金铝键合寿命进行了评估。     

混合集成电路金铝键合退化与控制研究动态

混合集成电路的两种金铝键合系统,有着不完全相同的两种退化模式。综述了相关的退化机理和控制方法的研究状况。金丝与芯片铝膜的Au/Al键合系统,是键合IMC、Kirkendall空洞导致其界面开裂失效;铝丝与厚膜金导体的Al/Au键合系统,除了界面开裂外,还存在键合根部因铝原子向IMC过度迁移而形成铝丝内部空洞导致铝丝断裂。采用铜丝代替金丝,可有效控制Au/Al键合系统的退化;采用过渡垫片或在金浆料中加入少量Pd,同时减少金导体膜厚度,可有效控制铝丝Al/Au键合系统的退化。     

键合参数对金铝键合可靠性的影响

金-铝（Au-Al）两种金属在焊接界面上产生不对称扩散,导致焊缝空洞形成与生长,最终形成脱键,是引线键合工艺中备受关注的失效模式之一。本文以超声时间和超声电流为变量,研究了键合参数对金铝键合可靠性的影响。采用金丝球焊,与带有铝焊盘的芯片作为键合试验样品,在300℃高温条件下进行2h（小时）到24h的烘烤试验。结果表明,在较短键合时间下键合完成的样品,与在较长键合时间下键合完成的样品相比较,发生键合脱键的时间更晚,键合强度衰减的更慢。     

在管壳柯伐柱上敷铝以铝-铝系统代替金-铝系统

文中对管柱上金-铝键合的相连方法,在高温下因生成有害的金属间化合物而失效的机理进行了初步分析,其主要原因是称为“白斑”的物质所引起;而管柱上金-铝键合的互连,在煮盐水中所引起的失效是电化学腐蚀。 在金属圆管壳的柯伐柱端面,进行机械研磨、抛光后,分别“用甲苯、丙酮、乙醇清洗,用选择性蒸发法敷铝,最后于真空炉中进行一定时间的热处理而成。 以铝-铝键合的互连系统和金-铝键合的互连系统进行了对比加速试验,300℃高温贮存224小时后,用测克计检查其键合点的抗拉强度,金-铝键合的互联,绝大部分脱键,其拉力值为零;而铝-铝键合的互联,大部分在铝丝中间拉断,其拉力值0.5～1克。 煮盐水的对比试验明显可以看出,敷铝管壳的铝丝与柯伐柱敷铝处的键合点,大部分是完好的;而镀金管壳的铝丝与柯伐柱镀金处的键合点,绝大部分被腐蚀断。 实验结果明显表明,铝-铝互连系统优越于金-铝互联系统。 文中对加速试验的结果有实验数据,并列有表格和样品照片。     

基于温冲应力环境的Au-Al键合可靠性

为了适应半导体器件的高可靠要求,对Au-Al键合抗温变应力性能进行了考核。试验结果表明,Au—Al键合具有较好的抗热疲劳性能,键合界面处无裂纹产生,且机械性能良好。然而试验中的高温应力导致金铝间形成了电阻率较高的化合物Au5Al2,引起键合失效。并对目前工艺水平下的Au-Al键台可靠性进行了评价,预测了键合寿命。     

集成电路封装级失效及其定位

失效分析中有许多类型的封装级失效.由于封装材料限制或者无损检测要求,无法从外观直接观察到失效点,需要借助于设备进行失效定位才能快速、准确地进行分析.总结了集成电路封装级失效的几种常见失效机理和失效原因,提出三种有效的分析手段和分析方法进行失效定位:X射线检测、超声扫描声学显微镜以及热激光激发光致电阻变化(OBIRCH)技术,分别用于元器件结构观察、不同材料界面特性分析和键合损伤位置定位.从倒装芯片封装、陶瓷封装、塑料封装和金铝键合短路四个失效分析的实际案例出发,阐明三种封装级失效定位手段应用的领域、特点和局限性.结果表明在封装级失效中,通孔断裂开路、焊料桥连短路、键合损伤和界面分层等缺陷能够准确地被定位进而分析.     

微芯片铝键合点上氟沾污物成分的研究

微芯片铝键合系统的失效是器件可靠性研究的重要课题,铝键合点上的氟沾污加速了对铝合金化表面的腐蚀,导致微芯片的失效。国外的工作多数讨论氟沾污引起失效的机理;很少给出沾污物的系列化学成份。ＴＯＦ ＳＩＭＳ提供了一个探测和分析微芯片键合点上沾污成份的有力武器,作者比较了两个ＴＯＦ ＳＩＭＳ的负离子谱,一个是经目检发现键合点上有沾污斑点的芯片,另一个是键合点无沾污的芯片。根据对ＴＯＦ ＳＩＭＳ特征谱线和离子像的研究,认为沾污点的化学成份主要是铝氟化合物和铝氧氟化合物。进一步的工作发现除微芯片的制造工艺过程外,成品圆片的存放处理也是形成键合点上氟沾污的原因。     

IGBT模块功率循环疲劳寿命预测

随着IGBT功率模块的广泛应用,其功率循环可靠性问题得到关注和重视.介绍了模块的功率循环失效机理,指出铝键合线剥离是模块功率循环失效的原因;基于有限元法计算了模块在功率循环过程中的温度分布与变化,并在此基础上计算了模块的应力应变:根据应力应变数值的计算结果,分别采用应变能法和应变法等两种疲劳破坏准则,预测了键合线疲劳寿命.研究表明,铝键合线根部为模块的疲劳危险区:随着芯片热损耗的增加,芯片结温变化幅度的增加,功率模块疲劳寿命急剧地减小.     

三相桥功率模块振动失效分析

可靠性验证中随机振动试验是造成功率模块失效的主要原因之一,通过对试验阶段三相桥功率模块的失效分析,表明随机振动造成的失效模式是互连键合线根部断裂.基于对键合线断裂失效机理研究,结合ANSYS有限元软件振动仿真,提出了可靠性改进提升方案,使键合线的等效应力从55.06 MPa降低至17.03 MPa,增加了键合线的工作寿...     

功率混合集成电路键合强度控制研究

通过引入铜过渡键合垫片，取消了金-铝键合系统，改用铝-铝键合，以提高功率混合集成电路内引线键合强度的可靠性等级，满足某些特殊领域的要求。运用SPC控制，对键合工艺进行了有效控制，使功率混合集成电路内引线键合强度和键合工序能力得到了较大的提高。     

一种内引线键合脱键失效模式及其预防

通过对硅铝丝超声键合机理及键合检验方法的介绍，针对单片集成电路加工过程中遇到的键合脱键失效模式，详细叙述了分析过程，找出了键合脱键的失效原因，提出了预防失效的方法。     

一种内引线键合脱键失效模式及其预防

通过对硅铝丝超声键合机理及键合检验方法的介绍，针对单片集成电路加工过程中遇到的键合脱键失效模式，详细叙述了分析过程，找出了键合脱键的失效原因，提出了预防失效的方法。     

光伏型锑化铟红外探测器开路失效研究

主要对光伏型锑化铟红外探测器组件开路失效现象进行分析。选取典型失效产品,通过性能测试、解剖等分析方法,寻找失效原因(金层表面有网状胶存在、引线与金属化层形变不够导致键合失效,芯片材料崩裂等),并对引起失效的机理进行了分析。     

芯片键合系统的失效案例研究与分析

键合工艺技术是半导体封装环节中的重要技术方法,而键合系统相关的失效也直接影响着电子元器件的互连可靠性。虽然同为键合区域的失效,但失效机理却千差万别。针对性地讨论了Au-Al、 Cu-Al和Al-Al这3个键合系统中常见的基于材料特性和工艺过程的失效模式。结合相关实际案例,采用扫描电子显微镜（SEM）、 X射线能谱分析仪（EDX）、离子研磨（CP）等物理和化学分析手段,研究并分析了键合工艺开裂、双金属间键合退化、接触腐蚀和功率器件的键合丝退化等模式的失效机理,得到各种失效模式对应的失效原因为键合工艺参数不适配、金属间化合物（IMC）过度生长、原电池效应和金属层疲劳剪切力与形变等。通过列举的检测方法能准确识别器件的失效模式,并对症提出相应的改善策略,为提高键合系统的可靠性提供指导。同时,可以通过功率循环试验观测和识别功率器件的键合退化。     

铜丝球键合工艺及可靠性机理

文章针对铜丝键合工艺在高密度及大电流集成电路封装应用中出现的一系列可靠性问题,对该领域目前相关的理论和研究成果进行了综述,介绍了铜丝球键合工艺、键合点组织结构及力学性能、IMC生长情况、可靠性机理及失效模式。针对铜丝球键合工艺中易氧化、硬度高等难点,对特定工艺进行了阐述,同时也从金属间化合物形成机理的角度重点阐述了铜丝球键合点可靠性优于金丝球键合点的原因。并对铜丝球键合及铜丝楔键合工艺前景进行了展望。     

一种内引线键合脱键失效模式及其预防

通过对硅铝丝超声键合机理及键合检验方法的介绍，针对单片集成电路加工过程中到的键合脱键失效模式，详细叙述了分析过程，找出了键合脱键的失效原因，提出了预防失效的方法。     

COF结构中键合力损伤芯片Al层的研究

运用实验和有限元模拟相结合的方法,研究了非导电膜和金-金共金工艺中键合力对芯片Al压焊块内应力分布的影响,并分析了样品的失效部位和失效原因.挠性基板上印制线宽度不同时键合力对芯片损伤情况的研究表明,小印制线宽度在相同单位面积键合力情况下对Al压焊块损伤较轻.讨论了印制线宽度对键合偏移容差的要求.