失效分析 赵工 半导体工程师 2023-11-10 10:19 发表于北京

1.BlackPad简介

目前以ENIG为表面处理方式所占比例较大,ENIG金属Ni层以NiP成份为主，在生产中易发生镍腐蚀（后面称blackpad）。退金后的Black pad通常表现为晶格线间的黑线（如下图A）和晶格上的黑点（如下图B）。

2.SEM方法分析BlackPad的优缺点

在进行生产监控和分析时，常用到的为直接手段是浇灌金相研磨，再用SEM进行观测。

该方法适合blackpad较严重样品的分析。

优缺点：成本相对较低、耗时短，但镍层比较软故对金相切片的研磨要求相对较高，否则很难观察到问题点，所以不能完全满足高要求微分析。

如下图blackpad黑线比较严重：

但切片研磨后采用SEM观察不出问题点。

3.FIB方法分析Black Pad—小黑点

样品预处理：

     a.褪除ENIG的金层 

     b.测试样品表面喷射导电层（导电层一般为Au 、Pt或W，厚度约80nm左右，主要目的便于SEM成像）   

分析步骤一：将预处理好的样品放入机台用SEM成像进行Pad整体观察，如下图：

分析步骤二：在SEM大倍率下对观测的检测Pad进行检测，找到了对应的检测部位，见下图所示:

分析步骤三：锁定测试位置，利用FIB对缺陷点进行离子切割。

离子切割过程：在液态金属离子源中施加电场，可以在液态镓中产生微小的尖端，加上负电场对尖端镓的牵引作用，同时输出镓离子束。在普通工作电压下用电透镜进行聚焦并通过可变孔径光阑确定离子束尺寸，然后经二次聚焦用极小束斑轰击试样表面并通过物理碰撞实现切割。金属镍层相对柔软，但是通过这种方式就是不影响缺陷点的形成。

切割后如下图：  

分析步骤四：对离子切割后的缺陷点在SEM大倍率下进行了观测。（由于FIB切割出的刀口位置是比较小，故SEM观察时需要一定的角度）如下图: 

分析步骤五：对缺陷点进一步SEM大倍率观察确认和数据分析。如下图：

上述得知,SEM大倍率观测证实了镍层小黑点部位镍腐蚀明显。

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来源：半导体封装工程师之家

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