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提高先進封裝良率 KLA設備/AI技術雙管齊下

文‧吳心予 發布日期:2020/09/24 關鍵字:KLA封裝異構整合

5G、IoT、人工智慧和自動駕駛等市場持續增長,其增長的動力是內部不斷提升的半導體含量。由於各種終端用戶產業領域的需求增加,全球包括組裝和測試在內的半導體封裝市場到2025年預計將達到850億美元。消費電子、資訊技術、資料中心、醫療設備、通訊和電信、航空、國防和汽車等工業領域,都需要依靠先進封裝來降低成本,並提高積體電路的功效。但先進封裝的良率問題,一直令半導體製造業感到相當棘手,故KLA搶在SEMICON Taiwan開展前,正式發表其新一代檢測機台與對應的AI解決方案,盼藉由新的軟硬體設備,協助半導體業界提高先進封裝的良率。

Kronos 1190晶圓檢測系統,ICOS F160XP晶粒挑選檢測系統,以及下一世代的ICOS T3/T7系列封裝檢測系統

儘管異構封裝已經問世多年,但是該技術的應用在過去兩年中急速增長,以滿足功能更加複雜和功耗不斷降低的需求。異構整合允許IC製造商在單個封裝中堆疊更多的矽,以提高晶體管的密度。這些變化影響了封裝的最終設計,和封裝內部的晶片組裝,其中包括了2.5D和3D晶片堆疊以及扇出封裝等技術在內的多種目前使用的技術。

隨著封裝內的晶片數量不斷增加,封裝的整體價值也隨之提高,已知良好晶片就變得越來越關鍵。在多晶片封裝中添加每個晶片之前,必須進行檢測和測試並驗證其功能。因此,實現高良率的異構封裝組裝需要更多的檢測和量測步驟。整體而言,檢測和量測技術可以為製程控制提供所需的資訊,這對於客戶實現先進封裝創新和定位差異的目標越來越重要。這些先進的封裝製程的複雜性和價值不斷地增加,因此製程控制解決方案對於良率學習、製程偏移控制和品質保證至關重要。

日前KLA公司推出Kronos 1190晶圓級封裝檢測系統、ICOS F160XP晶片挑選和檢測系統以及下一代的 ICOS T3 / T7系列封裝積體電路(IC)組件檢測及量測系統。這些新系統具有更高的靈敏度和產量,並包含下一代演算法,旨在應對特徵尺寸縮小、三維結構和異質整合所帶來的複雜性,進而在封裝階段推進半導體元件製造。

Kronos 1190晶圓檢測系統利用高分辨率的光學元件,在特徵尺寸縮減以及圖案更密集的情況下,為先進晶圓級封裝製程步驟提供線上製程控制。其DefectWise系統整合人工智慧(AI)作為系統層級的解決方案,可以促進靈敏度、產能以及分類正確度。這些進步保證了缺陷的正確判斷和分類,實現良好的品質控制和良率學習。新Kronos系統中的DesignWise將設計輸入添加到FlexPoint精確定位的檢測區域,進而提高檢測區域精度並提供更多相關的檢測結果。

在晶圓級封裝進行測試和切割之後,ICOS F160XP系統執行檢測和晶片挑選。如移動裝置應用中所採用的高級封裝由於其材料易碎,而可能帶有切割導致的雷射切割槽、髮絲細紋和側面裂紋等肉眼檢測看不到的裂縫。ICOS F160XP系統結合光學和真正的IR側面檢測,其100% IR檢測的產量比前一代產品增加一倍。該模組提供高效率的檢測流程,對影響良率的裂紋和其他缺陷類型具有很高的靈敏度,並且可以準確識別不良缺陷類型,提高晶片挑選的準確性。

新一代的ICOS T3 / T7系列則有幾種新型的全自動光學IC元件檢測儀配置,該系列中的檢測儀對微小缺陷類型更為靈敏,也提供準確穩定的三維量測,這對會影響最終封裝品質的問題提供了更好的檢測。ICOS T3/T7系列利用深度學習算法的AI系統來實現智慧缺陷類型分類,提供關於封裝品質的準確回饋,並針對各種類型和尺寸的器件進行優劣分類,減少作業員的人工複判。

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