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。