對(duì)使用銅絲鍵合的功率MOSFET進(jìn)行失效分析

　　圖12和圖13顯示的是激光開封后露出來的釘架上銅鍵合。電子顯微鏡檢查發(fā)現(xiàn)，在MOSFET的釘架上的鍵合上有裂縫，這可能是導(dǎo)致不正常的高阻值的主要原因。

　　接下來，我們先用機(jī)械研磨的方式至銅絲鍵合的中間位置成一橫切面，檢查銅絲鍵合和晶片金屬交界面，然后再進(jìn)行聚離子束精細(xì)拋光，去掉研磨表面或有膠著的部分，電子顯微鏡顯示了銅絲和晶片金屬層之間的交界面(見圖14和圖15)。

　　檢查完銅絲鍵合和釘架鍵合，我們認(rèn)為高阻值失效是由釘架銅鍵合中的裂縫引起的。

　　案例研究二

　　在Vishay高可靠性銅絲鍵合工藝的開發(fā)和優(yōu)化過程中，失效分析對(duì)確定鍵合工藝參數(shù)發(fā)揮了重要作用。失效分析技術(shù)對(duì)幫助我們確定銅絲鍵合下面殘留鋁的厚度，并據(jù)此得出最理想的鍵合參數(shù)。表1顯示的是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)銅絲鍵合參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，覆蓋到一組正常值周圍的一些參數(shù)值。

　　注意，這些參數(shù)的絕對(duì)值因鍵合機(jī)種而異，數(shù)值大小只是具有相對(duì)意義。

　　我們使用30℃、濃度63%的硝酸，去掉銅絲鍵合，沒有破壞下面的鋁層。然后用聚離子束(FIB)橫切面技術(shù)分析，查明在銅絲鍵合下面最薄的剩余鋁層。

　　圖16顯示，在Leg A1上，銅鍵合下面剩余鋁的厚度大約是2.06 μm。圖17顯示，在Leg A4上，銅鍵合下面剩余鋁的厚度大約是3.97 μm。我們用剩余鋁的最薄厚度作為過鍵合的安全裕量的指示器，發(fā)現(xiàn)減少基本功率能夠大幅降低銅絲過鍵合的風(fēng)險(xiǎn)。我們認(rèn)為，一組優(yōu)化的鍵合參數(shù)應(yīng)當(dāng)提供良好的鍵合完整性，而且不會(huì)產(chǎn)生過鍵合。

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