善用背向分析技術 基板移除速找GaN晶片異常點(1)

第三類半導體因具有寬能隙、低漏電、耐高電壓及高溫等特性,且其能源轉換效率更好,因此普遍被應用於功率元件。而氮化鎵元件可支援更高的開關切換頻率,並提供極佳的功率密度,在相同電氣性能下,可有效縮減整體系統的尺寸。 寬能隙半導體(Wide...
2024 年 01 月 08 日

善用背向分析技術 基板移除速找GaN晶片異常點(2)

第三類半導體因具有寬能隙、低漏電、耐高電壓及高溫等特性,且其能源轉換效率更好,因此普遍被應用於功率元件。而氮化鎵元件可支援更高的開關切換頻率,並提供極佳的功率密度,在相同電氣性能下,可有效縮減整體系統的尺寸。 氮化鎵/一般矽元件故障分析 (承前文)由於上述這類型的氮化鎵晶片結構在閘極端附近的設計相對複雜,通常會使用不同型式的場板(Field...
2024 年 01 月 08 日

碳關稅開徵箭在弦上 溫室氣體盤查力拼ESG達標(1)

執行溫室氣體盤查有助企業符合ESG相關要求。然而,在企業開始進行溫室氣體盤查時,常常面臨排放源的識別等問題。需要有效率的開展ISO14064-1 溫室氣體盤查、氣候相關財務揭露(TCFD) 和符合ISO14067標準的產品碳足跡測量計算。 全球氣候變遷已成為國際間一個相當重要的環境議題,而造成全球暖化的氣候異常現象,最主要禍首就是七大類會造成溫室效應的氣體(Green...
2023 年 12 月 11 日

碳關稅開徵箭在弦上 溫室氣體盤查力拼ESG達標(2)

執行溫室氣體盤查有助企業符合ESG相關要求。然而,在企業開始進行溫室氣體盤查時,常常面臨排放源的識別等問題。需要有效率的開展ISO14064-1 溫室氣體盤查、氣候相關財務揭露(TCFD) 和符合ISO14067標準的產品碳足跡測量計算。 TCFD簡介 (承前文)有鑑於氣候相關衝擊將影響企業營運成本與支出,國際金融穩定委員會(Financial...
2023 年 12 月 11 日

微應力測試突破先進封裝瓶頸(1)

為了達到垂直整合的目的,多層薄膜堆疊結構已被大量地運用在半導體製程當中,並且遭遇各種技術瓶頸。為了克服這些瓶頸,奈米壓痕測試儀及奈米刮痕測試儀為兩個重要的分析工具。 在半導體積體電路朝向尺寸微小化和功能極大化的發展方向上,先進封裝技術已成為提高晶片性能的重要途徑之一。然而,為了達到垂直整合的目的,多層薄膜堆疊結構已被大量地運用在製程當中。由於不同材料之間的機械特性無法相互搭配,以及製程中產生的熱機械應力,導致的各種失效模式亦接踵而來。為了克服這些瓶頸,對於材料機械特性的掌握變得至關重要,在微米及奈米尺度的世界中,奈米壓痕測試儀及奈米刮痕測試儀為兩個重要的分析工具。除了可用來分析材料的機械特性,以及多層結構中的附著能力,亦可作為區域化應力的工具,搭配後續影像分析技術,如掃描式電子顯微鏡(SEM)、雙束聚焦離子顯微鏡(DB-FIB)或穿透式電子顯微鏡(TEM)可更進一步地分析內部結構變化,找出造成故障的脆弱點位置。 奈米壓痕/刮痕測試儀原理 奈米壓痕測試法及刮痕測試法,為兩種廣泛用於研究材料微機械特性的技術(圖1)。利用此兩種方法,有助於了解材料於微米及奈米尺度下,因為應力所產生變形或破壞的機制。與傳統測試方法(如維氏或洛氏硬度等)相比,奈米壓痕/...
2023 年 10 月 23 日

微應力測試突破先進封裝瓶頸(2)

為了達到垂直整合的目的,多層薄膜堆疊結構已被大量地運用在半導體製程當中,並且遭遇各種技術瓶頸。為了克服這些瓶頸,奈米壓痕測試儀及奈米刮痕測試儀為兩個重要的分析工具。 銅柱凸塊機械特性分析 (承前文)為了滿足終端產品輕薄短小的需求,晶片訊號處理輸入/輸出需求數量不斷增加,這意謂著晶片封裝中的引線節點數密 度需要提高。而用於連結積體電路晶片與基板的凸塊(Bump)間距則需不斷縮小。銅材料因具備良好的低電阻、低電感、低熱阻,以及抗電子遷移能力等特性,銅柱凸塊(Cu...
2023 年 10 月 23 日

可靠度分析/設備解方助力3D封裝

3D封裝隨著生成式人工智慧(AI)衍生的大量算力需求,備受市場矚目。3DIC整合處理器與記憶體,降低資料傳輸的延遲與功耗,也大幅提升晶片的運算效能。然而3D封裝中晶片堆疊的結構複雜,仍要克服散熱、翹曲等挑戰。面對不同的材料特性,IC設計階段透過可靠度分析,試圖解決散熱及翹曲問題,3D封裝設備則有助於3DIC製造的穩定性。 在3D封裝之前,2.5D封裝也受到市場高度關注。宜特科技故障分析工程處處長沈士雄博士(圖1)表示,2.5D封裝主要應用於行動中裝置,可滿足手機對於產品輕、薄且功能多元的需求。 圖1 宜特科技故障分析工程處處長沈士雄博士 然而AI對於晶片的需求不僅止於尺寸與功能,更需要足夠的算力。從過去幾年虛擬貨幣的挖礦熱潮開始,為晶圓代工廠的3DIC業務帶來新一波的成長,延伸到目前ChatGPT的發展。上述的市場變化,展現出現階段人類對於算力的需求,必須透過3DIC實現。 在先進製程的晶片中,封裝技術在晶片中整合一個系統,並且晶片尺寸輕、薄、短、小,因此必須採用3D封裝技術。3D封裝技術開始受到半導體廠商採用,才是半導體將蓬勃發展的重要轉折點,因為3D封裝有助於在晶片中整合最先進的半導體技術與晶片功能。例如HPC與車用電子的發展,就會帶動3D封裝的應用。 散熱/翹曲挑戰待克服 3D封裝有效提高晶片效能,但仍要克服散熱及翹曲等技術瓶頸。從材料的角度分析,材料的選擇與整合方式都會影響晶片的散熱能力。在晶圓堆疊時,如果兩片晶圓翹曲的方向不一致,就會難以執行。而Bonding方式多元,包含直通矽晶穿孔(Through-Silicon...
2023 年 09 月 05 日

精熟材料熱特性強固先進封裝(1)

先進封裝大多是透過立體結構的堆疊方式,達到縮小體積和提升效能的目標。但材料的層層堆疊加上結構複雜,散熱性、熱膨脹等因素,都會影響產品穩定性與壽命。 隨著半導體技術發展遇到的物理極限與瓶頸,摩爾定律(Moore’s...
2023 年 08 月 30 日

精熟材料熱特性強固先進封裝(2)

先進封裝大多是透過立體結構的堆疊方式,達到縮小體積和提升效能的目標。但材料的層層堆疊加上結構複雜,散熱性、熱膨脹等因素,都會影響產品穩定性與壽命。 量測模數的方法 (承前文)除了上述的CTE與Tg這兩項材料特性,機械特性對於材料的選擇也占有一定的影響力,常見的機械特性比如樣品的剛度或耐衝擊能力。這兩個特性可以簡單理解成柔軟的材料容易被拉伸與彎折,也容易把受到的衝擊能量,以熱或形變的形式耗散(Dissipation)。反之,較堅硬的材料不易受外力變形,就能將受到的能量較大量的保留並傳遞下去。 規格書中的模數(Modulus)一般指的是彈性模數(或稱彈性模量),模數的定義為應力(Stress)與應變(Strain)的比值,它與常見的機械特性剛度(Stiffness)的定義是相似的,差別在於剛度須考量樣品的結構與形狀。彈性模數則屬於材料組成的內部性質,與結構無關。 模數本身也是溫度的函數,一般會隨著溫度的上升而逐漸下降,可供製程人員選擇於合適的溫度下進行加工處理。一般規格書提供的模數為常溫下的量測數值,若有溫度條件的測試需求,則可於DMA或有加熱環境的拉伸試驗機中進行。 表4提供一些常見彈性模數的測試方法,測試規範中出現了彎曲特性(Flexural...
2023 年 08 月 30 日

超寬能隙材料熱導性能更驚豔(1)

大電源及高速傳輸的供應需求,諸如太陽能、風電、電動交通工具,或家用裝置、物聯網、資料中心等,在原本主流的半導體材料矽(Si)無法勝任此一變化下,新世代的寬能隙材料應運而生。 在現代人的生活極度依賴行動或穿戴裝置,存於其中的半導體材料無所不在。從早上的鬧鐘,到盥洗用的電動牙刷、上網訂早餐、用手機收看新聞,再到交通工具、工作用電腦、回家做飯的電鍋、微波爐等,半導體無所不在。近年來,隨著環保節能意識抬頭,為了實現淨零碳排放,必須將製造大量空污的油、氣發電,轉向更潔淨的綠電能源,未來的生活工具勢必共同邁向此目標。 因此,各種大電源及高速傳輸的供應需求,諸如太陽能、風電、電動交通工具,或家用裝置、物聯網、資料中心等,在原本主流的半導體材料矽(Si)無法勝任此一變化下,新世代的材料應運而生。但這些新材料又是如何挑選的呢?筆者將從能隙的量測和磊晶品質等面向來探討,新世代的新材料如何挑選。 寬能隙材料優勢多 隨著電能需求的大增,高電壓、大電流、傳輸快、散熱佳是未來新世代材料的必要條件。基本上,要能承受較高的電壓條件,即是半導體材料的能隙(Energy...
2023 年 07 月 03 日

超寬能隙材料熱導性能更驚豔(2)

大電源及高速傳輸的供應需求,諸如太陽能、風電、電動交通工具,或家用裝置、物聯網、資料中心等,在原本主流的半導體材料矽(Si)無法勝任此一變化下,新世代的寬能隙材料應運而生。 XRD鑑定晶體堆疊對能隙的影響 (承前文)影響材料的另一個特性是晶體堆疊的結構,所謂的同素異形體,即使是相同的元素材料,亦會因晶體排列的順序不同,導致材料特性有所差異。比如同樣是SiC,就有高達二百多種的結晶型態,而其中最主要的三種分別為六方晶型(Hexagonal)的α-6H...
2023 年 07 月 03 日

自動量測精準分析先進製程參數 TEM量測助2nm製程不卡關

當半導體製程逐漸縮小至3奈米(nm)甚至2nm節點(Node),精準量測每個關鍵參數,並以大數據(Big Data)技術優化生產方法,對於改善製程良率至關重要。但傳統手動量測方法效率低、誤差大,成本又高。因此,唯有透過自動量測,才能快、狠、準取得正確參數,持續產出大量的奈米尺度元件數據,例如:薄膜厚度(Film...
2023 年 04 月 20 日
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