Bestimmung mechanischer Eigenschaften von Drahtbondkontaktierungen mittels instrumentierter Eindringprüfung

Die Instrumentierte Eindringprüfung im Mikrobereich mit Maximalkräften im mN-Bereich und den damit verbundenen geringen Eindringtiefen (nm bis µm) ist gut geeignet, die im Bereich der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) anzutreffenden kleinen Probenvolumina (z.B. Drahtbondkontaktierungen und Lotkontakte) hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften zu charakterisieren. An zwei Beispielen aus dem Bereich des Thermosonic-Drahtbondens werden mögliche Methoden zur Materialkennwertbestimmung mittels der Instrumentierten Eindringprüfung vorgestellt. 1: Nutzung der Eindringprüfung zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften von Aluminiumbondpads auf Halbleiterchips. Die Kombination der Eindringmessung mit FEM-Simulationen ermöglicht es, mit einem entwickelten Programm schnell die für den Bondprozess wichtigen mech. Eigenschaften (Universalhärte, Fließspannung) der 0,7 bis 1,2 µ m dicken Metallisierungen sowie die Dicke der darauf befindlichen Oxidschichten (5-100nm) zu bestimmen. 2: Bestimmung der Änderung der Materialeigenschaften von Au-Bonddraht am Ballbond beim TS-Drahtbondens; Eigenschaften des Ausgangsdrahtes, Erweichung durch Rekristallisation des FAB, verfestigte Bereiche des Ballbondkontaktes (HAZ) sind messbar, besondere Beachtung muss bei diesen Messungen an Querschliffen dem Einfluss der Probenpräparation (Artefakte durch Kaltverfestigu ng bei Herstellen der Querschliffe) gewidmet werden. So kann durch eine der mechanischen Präparation nachgeschaltete Ionenpolitur die Kaltverfestigung der obersten Schichten stark reduziert werden.