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超聲波掃描顯微鏡在失效分析中的應(yīng)用

超聲波掃描顯微鏡介紹

超聲波掃描顯微鏡是一種利用超聲波作為傳播媒介的無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，在工作中采用反射或者透射等掃描方式來(lái)檢查元器件、材料、晶圓等樣品內(nèi)部的分層、空洞、裂縫等缺陷。作為無(wú)損檢測(cè)分析中的一種，它可以實(shí)現(xiàn)在不破壞物料電氣能和保持結(jié)構(gòu)完整性的前提下對(duì)物料進(jìn)行檢測(cè)。被廣泛的應(yīng)用在物料檢測(cè)（IQC）、失效分析（FA）、破壞性物理分析（DPA）、可靠性分析、元器件二次篩選、質(zhì)量控制(QC)、質(zhì)量保證及可靠性(QA/REL)、研發(fā)(R&D)等領(lǐng)域。

定義及原理

超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，若遇到不同密度或彈性系數(shù)的物質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生反射回波，而此種反射回波強(qiáng)度會(huì)因材料密度不同而有所差異，掃描聲學(xué)顯微鏡利用此特性來(lái)檢出材料內(nèi)部的缺陷并依所接收的信號(hào)變化將之成圖像，超聲換能器能發(fā)出一定頻率的超聲波，經(jīng)過(guò)聲學(xué)透鏡聚焦，由耦合介質(zhì)傳到樣品上。超聲換能器由電子開(kāi)關(guān)控制，使其在發(fā)射方式和接收方式之間交替變換。超聲脈沖透射進(jìn)入樣品內(nèi)部并被樣品內(nèi)的某個(gè)界面反射形成回波，其往返的時(shí)間由界面到換能器的距離決定，回波由示波器顯示，其顯示的波形是樣品不同界面的反射強(qiáng)度與時(shí)間（或距離）的關(guān)系。通過(guò)控制時(shí)間窗口的時(shí)間，采集某一特定界面的回波而排除其它回波，超聲換能器在樣品上方以二維方式作機(jī)械掃描，通過(guò)改變換能器的水平位置，在平面上以接卸掃描的方式產(chǎn)生一幅反射聲波隨反射平面分布的圖像。

超聲波顯微鏡的在失效分析中的優(yōu)勢(shì)：

非破壞性、無(wú)損檢測(cè)材料或IC芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)

可分層掃描、多層掃描

實(shí)施、直觀的圖像及分析

缺陷的測(cè)量及缺陷面積和數(shù)量統(tǒng)計(jì)

可顯示材料內(nèi)部的三維圖像

對(duì)人體是沒(méi)有傷害的

可檢測(cè)各種缺陷（裂紋、分層、夾雜物、附著物、空洞、孔洞等）

實(shí)際應(yīng)用

失效分析是掃描顯微鏡最常見(jiàn)的應(yīng)用，其中晶圓面處分析缺陷，這是掃描顯微鏡的主要任務(wù)，隨著超聲波設(shè)備融入的技術(shù)含量逐漸升高，在開(kāi)裂檢測(cè)中也有所應(yīng)用，除此以外，各種可能的孔洞都可以使用超聲波掃描顯微鏡進(jìn)行失效分析，分析的權(quán)威性強(qiáng)，而且性?xún)r(jià)比高的掃描顯微鏡有兩種工作模式，比如透射模式以及、反射工作模式，使工作更加靈活，也讓用戶(hù)在進(jìn)行失效分析時(shí)更加簡(jiǎn)單。

應(yīng)用領(lǐng)域

半導(dǎo)體晶圓片、封裝器件、大功率器件IGBT、紅外器件、光電傳感器件、SMT貼片器件、MEMS等；

材料行業(yè)：復(fù)合材料、鍍膜、電鍍、注塑、合金、超導(dǎo)材料、陶瓷、金屬焊接、摩擦界面等；

生物醫(yī)學(xué)：活體細(xì)胞動(dòng)態(tài)研究、骨骼、血管的研究等。

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