利用电光太赫兹脉冲反射法对扇出晶圆级封装进行无损故障定位

近年来，由于其与移动通信设备的兼容性和灵活的外形因素，fowr封装设计已成为普遍的。然而，电路复杂性的增加给故障分析人员带来了新的困难。例如，不同部件的密度和尺寸的不断减小使得快速而准确的故障定位变得非常具有挑战性。

光电太赫兹脉冲反射法(EOTPR)是一种标准的太赫兹时域反射法，可促进精密集成电路封装中的无损和快速故障隔离。这种宽带方法具有相当低的时基抖动和高的时间分辨率[1]，从而使故障定位的距离精度超过10µm。

在操作时，ETPR通过高频电路探头产生高频电脉冲，通过高频电路探头（图1A）被推动到被测器件（DUT）中。快速光电导通开关记录从设备结构和故障的反射作为电压 - 时波形。通常，测量过程需要不到30秒，从而实现高样本吞吐量。通过将从故障设备获取的波形与来自参考装置获得的那些和已知的好装置[1-8]比较，可以具有高精度来识别故障位置。

图。1。(a) EOTPR系统原理图。(b)来自电路探针开口端的典型原始EOTPR波形。

本文介绍了故障隔离方法将故障隔离方法应用于先进的家禽封装，显示了如何使用该方法在晶片级封装的密集填充RDL中准确且快速地定位故障。

测量

EOTPR系统由两个光导开关组成，其中一个作为电脉冲源，另一个作为由锁模近红外激光器激活的瞬时电流探测器。高频电路探头和同轴电缆用于耦合发射脉冲到DUT。探针和感兴趣的DUT引脚之间的接触是通过连接到EOTPR的手动、半自动或全自动探针系统来实现的。

当脉冲通过DUT传播时，DUT中的阻抗变化导致部分脉冲被反射回检波器。这些变化可能是由DUT体系结构中的属性引起的，最重要的是，也可能是由设备中的缺陷引起的。反射脉冲的到达时间是通过探测器光束路径的平移阶段来测量的，该平移阶段扫描发射脉冲和探测脉冲之间的相对延迟(图1a)。结果是一个连续的电压-时间波形，如图1b所示，这是从一个开放式探头(即一个没有连接到设备的探头，站在空气中)获得的。

通过了解EOTPR脉冲的传播速度，可以很容易地将波形的时间轴转换为网络中的实际距离。这是通过比较EOTPR脉冲在DUT中两个已知点之间传播的时间和从器件设计可知的实际距离来获得的。所需的已知点通常是通过在已知位置(即裸基板)准备和测量带有人为故障的参考器件来获得的。因此，可以更准确地确定故障位置。

本文中分析的包装使用非传统晶圆级包装，具有新颖的互连，允许用于存储器芯片的包装封装配置。可用于通过帧存储器的自定义重新分配设备可用于实现堆叠。将这些组分掺入一系列RDL上的环氧树脂化合物中。图2是设备架构的示意图。

图2。本研究中使用的FOWL包装的示意图。

本文详细介绍了在失败连续性测试后图2所示类型的DUT的分析。通过在-40至125℃的范围内完成1000个温度循环后的自动测试设备的帮助下进行测试。2020欧洲杯下注官网执行失败网的I-V曲线跟踪，以确认设备中的故障是打开的故障。然后，ETPR在失败的DUT上进行，结果已在以下部分报告。

结果与讨论

图3示出了在该ETPR调查时测量的几个样本中获取的波形。红色曲线显示出故障单元波形的波形。绿色曲线表示已知良好装置的波形，蓝曲线显示从参考单元获取的波形。参考单元中的开放故障的大致已知位置由图4中的橙色箭头示出。这被识别为从RDL 4的末端定位160μm。

图3所示。ETPR结果。用于所知道的好装置的EOTPR波形由绿线表示。从红线所示的失败单元的ETPR波形清楚地显示了一个开放的故障，由波形中的正峰表示。这发生在与蓝色曲线所示的参考样品中的相似位置。

图4所示。RDL 4的布局。箭头表示参考样品中开放断层的近似位置，位于RDL 4结束160µm处。

波形的主要特征在图3中突出显示。据称的“接触功能”包含在0 PS的每个波形中，这是由探测器界面处的阻抗的变化引起的。由于故障位置之前的失败，参考和已知的好的设备之间的相似性，这些必须并仔细地重叠。

参考单元在大约80 ps下对应于RDL 4的末端的开放故障进行了大的正峰值。故障单元的波形明显地展示了类似的开放故障，这在近距离接近（约1内PS）在参考样本中的打开，表明故障单元中的故障也位于RDL 4中。

通过使用参考样本可以确定故障单元中的精确故障位置。这是通过比较ETPR脉冲达到已知特征的时间（这里，RDL 4末端的打开的时间来实现，以实际距离（从设备设计获取）来实现。因此，获得了DUT中的ETPR脉冲的行程速度，并且可以又施加到失败的单元波形。在将速度应用于本文中讨论的设备时，ETPR发现故障在RDL 4的末端中位于100μm。

然后，在RDL 4的区域上进行物理失败分析，其中ETPR识别出故障。FIB用于暴露感兴趣区域，并且随机的SEM图像如图5所示。在RDL 4的铜轨迹中可以明显看出，这是开放故障后面的原因。此外，裂缝从迹线的末端定位100μm，这根据ETPR确定的距离，进一步强调该方法的准确性。

图5。SEM图像显示在故障单元上用FIB暴露的RDL 4区域。通过RDL 4清晰可见裂缝，从而导致开放故障。

结论

最后，本文演示了使用EOTPR无损快速地隔离FOWL包中的故障。本文还介绍了EOTPR在故障定位方面的能力，其距离缺陷的精度优于10µm，使其成为复杂的FOWL软件包中快速、无损故障隔离的健壮工具。本文还强调了EOTPR对超现代器件体系结构的发展和提高半导体封装设计的持久重要性。

参考文献

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