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2020.Mar.11

膜厚仪 利用FT150 / FT160膜厚元素分析仪测量晶圆凸块中锡银浓度比例


晶圆凸块(wafer bumping)简称凸块。一般可分为金凸块(Gold bumping)及锡银凸块(Solder bumping)两大类,两种制程都需利用半导体制程. 金凸块制程常用金(Au)或是铜镍金(Cu-Ni-Au)整体比锡凸块要来得简单,锡凸块现在都用无铅焊锡(Lead Free), 无铅焊锡常用, 锡银Sn-Ag, 锡银铜Sn-Ag-Cu作为无铅焊锡广泛使用在PCB, Bump上。针对无铅焊锡凸块(Lead Free solder Bump)其中银的浓度大小将直接影响焊锡的熔点和质量,因此在焊锡的质量管理中银含量的浓度要求是十分严格的。而凸块的面积很小, 在小样品小准直器光通量小下又能精准分析锡银铜的分析设备较少, 所以能选择的仪器为EA 6000VX(准直器型), FT150h(聚焦型), FT160h, 当面积<50um的锡银点时, FT150h/FT160是较好选择. 除元素外一般Bump也有各种金属镀层厚度非常重要, 此时会用到小面积金属膜厚功能(Coating Thickness guage)。


利用搭载新型聚光系统和新一代Vortex检测器的FT150h,对不同大小的块状含银焊锡中的银含量进行测量,实现即使在微小区域内的样品测量银浓度的案例与结果评价。
 

含银焊锡中银含量的测量案例

 ■测量条件及标准物质

装置 FT150h 以标准物质中银含量2.9wt%作为单点登录。
管电压 45kV
管电流 1000μA
测量区域 30 μm φ
一次滤波器 Al1000
测量时间 60秒
测量方法 薄膜FP法
分析线 Sn Kα
Ag Kα


■与以往机型的能谱作比较
使用同样的标准物质,利用以往机型的FT9500X和FT150h进行测量,并且比较了X射线 荧光分析能谱线。FT150h很明显波峰很大,可知道对Ag及Sn灵敏度提高了。

能谱比较

■测量样品
本次评价使用的块体标准物质由日立高新技术科学研制2.9%Ag。

 

■30次反复测量结果
每个样品各重复测量30次以评价银浓度的准确性和重复性。

表2   每个样品各重复测量30次以评价银浓度的准确性和重复性。
  平均值 标准偏差 较大值 较小值 误差 RSD%
Ag(wt%) 2.86 0.026 2.90 2.81 0.09 0.9%

 

将含银焊锡标准物质在60秒条件下重复测量30次,其 得到了误差范围小于0.1wt%,RSD小于1%的非常良好的重复性。

通过使用FT150h的的测量,实现了微小区域下含银焊 锡中银含量浓度的管控。

 

■含银焊锡点的实际测量案例
利用FT150h,测量直径70 μm程度的含银焊锡点。
同上述测量条件,对样品内不同的2个部位重复测量30次。对含银浓度在1.5 wt%程度样品的测量后,也获得了良好的重复性。

含银焊锡实测样品照片
▲图2 含银焊锡实测样品照片
 

 

表3  含银焊锡点中银含量的测量结果 (n=30)
  平均值 标准偏差 较大值 较小值 误差 RSD%
部位A 1.57 0.017 1.61 1.55 0.06 1.1%
部位B 1.69 0.030 1.77 1.64 0.12 1.8%
(单位:wt%)
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