基于光學三角法的芯片凸點高度測量

王棚，孟繁昌，張滋黎，王德釗，3，王珊，姚恩濤，王磊，葉瑞乾

（1 南京航空航天大學自動化學院，南京 211100）

（2 中國科學院微電子研究所，北京 100029）

（3 長春理工大學，長春 130022）

（4 廈門大學，福建廈門 361101）

0 引言

摩爾定律為集成電路行業的發展提供了理論指導，未來通過封裝和微系統擴展實現的異構集成將進一步補充摩爾定律。當前的2D 和3D 封裝結構是實現異構集成最理想的技術形式。2D 封裝結構是指形成互聯的兩個或多個有源器件以橫向方式并排放置的封裝結構；而3D 封裝則將這些有源器件以縱向方式堆疊放置。2D 封裝結構和3D 封裝結構中采用的互聯技術主要包括引線鍵合（wire-bounding）和凸點鍵合（bump- bounding）。其中，凸點鍵合技術采用導電凸點結構實現芯片對芯片（die-to-die）、芯片對基板（dieto-wafer）之間的電氣互聯互通。同時，凸點還可以作為器件之間的支撐結構［1］。如果凸點互聯結構存在缺陷乃至失效將導致封裝芯片的良率下降，因此需要在凸點制備過程中對其進行在線測量。凸點互聯失效模式主要包括錯位、缺失、橋接以及高度不一致［2］。傳統二維測量方法只能檢測凸點錯位、缺失和橋接，不能實現凸點高度一致性的測量。此外，隨著芯片集成度的進一步提高和凸點鍵合技術的發展，凸點高度也隨之壓縮。現存的先進封裝技術中，常采用的凸點結構包括焊料凸點（100 μm）和微凸點（＜25 μm）［3］，對于這類小微凸點的高度一致性快速在線測量需求日益迫切，且對于測量精度的要求越來越高，在工業現場對于測量精度的要求逐漸由微米級提升到亞微米級。……