国仪量子电镜在晶圆级封装微凸点共晶融合观测的应用报告

一、背景介绍

在半导体产业持续向小型化、高性能化迈进的进程中，晶圆级封装（WLP）技术凭借其能有效缩小芯片尺寸、降低成本以及提升电气性能等显著优势，成为先进封装领域的关键技术。WLP 直接在晶圆上进行封装操作，相较于传统封装方式，减少了封装层级，缩短了信号传输路径，极大提升了芯片的电学性能。在智能手机、可穿戴设备等对空间和性能要求极高的电子产品中，WLP 技术广泛应用，满足了产品轻薄化、高性能的需求。

微凸点作为 WLP 实现芯片与基板电气连接和机械支撑的核心结构，其共晶融合质量至关重要。共晶融合是指在特定温度下，微凸点材料与对应连接点材料发生原子扩散，形成新的合金相，实现可靠连接。理想的共晶融合应形成均匀、致密的合金层，确保低电阻、高机械强度的连接。若共晶融合不完全，会导致微凸点与连接点之间接触不良，增加电阻，引发信号传输损耗，影响芯片的正常工作。融合不均匀还可能使焊点力学性能不一致，在热循环、机械振动等工作条件下，焊点易出现开裂，降低封装可靠性。微凸点共晶融合受焊接温度、时间、压力以及微凸点与连接点材料特性等多种因素综合影响。因此，精准观测晶圆级封装微凸点共晶融合情况，对优化封装工艺、提高芯片封装质量、推动半导体封装技术发展至关重要。

二、电镜应用能力

（一）微观结构成像

国仪量子 SEM3200 电镜具备高分辨率成像能力，能够清晰呈现晶圆级封装微凸点共晶融合区域的微观结构。可精确观察到微凸点与连接点之间的界面特征，判断界面是否清晰、平整，有无间隙或孔洞；呈现共晶合金层的形态，确定其是否均匀分布，有无偏析现象；观察微凸点和连接点材料的微观组织变化，判断原子扩散情况。通过对微观结构的细致成像，为观测共晶融合提供直观且准确的图像基础。例如，清晰的界面成像有助于判断共晶融合是否完全。

（二）共晶融合状态分析

借助 SEM3200 配套的图像分析软件，能够对微凸点共晶融合状态进行深入分析。软件通过设定合适的算法，根据共晶合金层与周围材料在图像中的对比度差异，识别共晶合金层的范围和厚度。对不同位置的微凸点共晶融合区域进行测量统计，分析共晶融合的均匀性。例如，计算共晶合金层厚度的标准差等统计量，评估融合的一致性。精确的共晶融合状态分析为评估封装质量提供量化数据支持，有助于确定受融合质量影响的区域。

（三）融合与工艺参数关联研究

SEM3200 获取的微凸点共晶融合数据，结合实际晶圆级封装工艺参数，能够辅助研究共晶融合与工艺参数之间的关联。通过对不同工艺条件下微凸点共晶融合情况的对比分析，确定哪些工艺参数的变化对共晶融合质量影响显著。例如，发现焊接温度的微小波动会导致共晶合金层厚度和均匀性发生明显变化，为优化封装工艺参数提供依据，以实现高质量的共晶融合。

三、产品推荐

国仪量子 SEM3200 钨灯丝扫描电镜是晶圆级封装微凸点共晶融合观测的理想设备。它具有良好的分辨率，能清晰捕捉到微凸点共晶融合微观结构的细微特征和融合状态变化。操作界面人性化，配备自动功能，大大降低了操作难度，即使经验不足的研究人员也能快速上手，高效完成观测任务。设备性能稳定可靠，长时间连续工作仍能确保检测结果的准确性与重复性。凭借这些优势，SEM3200 为半导体封装企业、科研机构提供了有力的技术支撑，助力优化封装工艺、提高芯片封装质量，推动半导体封装技术的进步与发展。