當摩爾定律走到盡頭，先進封裝已然成為接棒者，但先進封裝是否能成功發展？關鍵之一在其中的材料晶體結構，掌握晶體結構就需要依靠先進分析利器EBSD。
案例二：共晶層分析銅柱焊接品質
在銅柱焊錫接點中，銅和錫在共晶反應後完成焊接，而界面的共晶層(Intermetallic Compound, IMC)即是銅錫接合的關鍵。在良好的焊接過程中，銅錫會形成「表面能」較高的球狀結晶(Cu6Sn5)。然而，隨著迴焊溫度增加或使用時間增長，接點中的介面會形成劣化的柱狀結晶(Cu3Sn)，這會降低接點的強度和可靠度。因此，宜特材料分析實驗室建議，觀察銅錫界面的共晶層分布以比較接點強度，進而確認焊接品質是否良好。如圖4所示，銅錫共晶層的相分別為桃紅色的Cu6Sn5，以及天藍色的Cu3Sn，其相分布狀況與比例，可作為評估機械性質的參考。
案例三：銅銅接合介面觀察樣品機械強度及抗電遷移性
隨著製程技術的進步，晶片尺寸的縮小、運算能力的增加，以及連接器接點數量的增多，導致傳統使用焊錫作為高密度接點的方式達到極限。微縮焊錫不僅結構強度不足，而且散熱性和抗電遷移能力也不足以應付需求。因此，銅-銅接合逐漸成為先進封裝的熱門技術。
在銅銅接合的方法中，奈米孿晶銅的孿晶界可增加機械強度及降低電遷移的風險，且具有良好的導電性質。因為銅原子在<111>面上的密度最高，該面擁有其他面數千倍的擴散速率。這種方法可以在較低的溫度或短時間內快速接合，進而避免高熱溫度對異質整合的影響，提高良率。而藉由EBSD分析其晶粒取向(Orientation)資訊，就可以提早掌握產品機械強度及發生電遷移的風險。
從圖5和圖6可以看出，即使是以低溫快速接合，但上下兩個銅墊片(Cu pad)仍未互相擴散，雖其優選取向為<111>，具較佳的抗電遷移能力，但仍然可以明顯觀察到介面，這意味著機械強度較弱，介面有分離的風險。而圖7和圖8顯示，雖然銅墊片間的介面消失，表示其具較佳的機械強度，但優選取向結果顯示其可能不具優異的抗電遷移性質。
(本文作者皆任職於宜特科技，李昀達為材料分析工程處課長；張友同為資深工程師)
參考資料
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