Defects & Contamination

EBSDによるマイクロプロセッサ用ワイヤボンディング部の微細組織評価

ボールボンディングは、半導体デバイスにおける電気的接続に広く用いられているワイヤボンディング技術の一種です。本例では、マイクロプロセッサのワイヤボンディング部に対するEBSDを用いた微細組織評価を行っています。

マイクロプロセッサ全体のマイクロXRFマップ：M4 TORNADO により取得

ボールボンディングは、半導体デバイスにおける電気的接続に広く用いられているワイヤボンディング技術の一種です。
金（Au）ボールとチップ表面との間に、加熱・静的加圧・超音波エネルギーを加えることで溶接（接合）が形成されます。
最適なボンディング条件は、複数のプロセス変数が相互に影響し合うため、設計が非常に困難です。
ワイヤボンディングに対する EBSD 解析は、金属インターコネクト部における構造変化や変形を特定することで、デバイス故障の原因理解を支援する最適な手法です。

EDS と EBSD を組み合わせた解析により、以下が可能になります。

異なる層に対する化学組成と微細構造の同時評価

・結晶の形成および成長の評価
・塑性ひずみの局在化の特定
・双晶境界（ツイン境界）の量の算出
・結晶粒径の評価
・非晶質材料や空隙の可視化

EBSD解析用の試料は、ブロードイオンビームミリングによって作製した。
Leica TXPおよびTIC3X装置を用いて作製した断面のBSE像を示す。

ARGUSイメージング検出器で取得したチャネリングコントラスト像を示す。
本像から微細構造が確認でき、イオンミリングに起因するカーテニングが一部見られるものの、試料作製状態は良好である。金（Au）ボンド内部のひずみは、ARGUS™のカラーコード化されたチャネリングコントラストによって明瞭に可視化されている。

熱影響を受けた金（Au）ボンドのEBSD結晶方位分布マップを示す。
高速測定条件においても、非常に高いインデキシングレート（95%以上）が得られている。試料調整においてカーボンコーティングは施していない。結晶粒径は約200 nmから22 µmの範囲に分布している。

低角ミスオリエンテーション分布マップ（Low Angle Misorientation Distribution Map、またはKernel Average Misorientation：KAMマップ）により、金（Au）ボンド内部における高密度の転位および低角粒界の存在が明らかとなった。
ミスオリエンテーション角が0.5°を超える領域においては、ブロードイオンビームミリングによる研磨の影響は無視できることが確認される。