侖琴誕辰 │ 科學史上的今天：3/27

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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本文轉載自宜特小學堂〈玻璃基板VS矽基板之戰？TGV產品失效真因怎麼找?〉，如果您對半導體產業新知有興趣，歡迎按下右邊的追蹤，就不會錯過宜特科技的最新文章！

挑戰矽霸權？TGV（Through-Glass Via）玻璃基板技術因優異的高頻與低損耗特性，廣泛應用於5G、AIoT、車用雷達等領域，成為先進封裝的新選項。然而，業界在推動 TGV 技術導入時，卻頻繁遇到製程良率、封裝機械強度、以及材料熱失配 (CTE mismatch)等問題。該如何找出失效真因，提升良率呢？

半導體產業正迎來基板材料的重大革新！隨著 AI、高速運算（HPC）與電動車等應用日益蓬勃，因低損耗、高頻特性與成本優勢的需求，利用玻璃基板製作玻璃通孔（TGV, Through-Glass Via）在高階封裝技術發展中逐漸被重視，也成為這股 AI 變革浪潮中，有機會取代矽基板製作的矽中介層（Silicon Interposer）技術的明日之星。

根據業界報導，Intel、Samsung、Hana Technology、Nippon Electric Glass（NEG）等多家半導體與材料大廠，已紛紛投入TGV 的開發與試產，並針對 AI 晶片、高頻模組等應用設計新一代封裝架構。根據 Verified Market Reports 的研究，TGV 技術市場規模預計將由 2024 年的 12 億美元提升至 2033 年的 25 億美元，2026–2033 年預測年均複合成長率為 9.5%，顯示其具備高度競爭價值。

什麼是 TGV 玻璃基板技術？TGV 是一種於玻璃基板上製作「金屬導電孔」（vias）的技術。簡單來說，就是在一片玻璃板上鑽孔，再把導電金屬（如銅）填入孔內，讓電氣訊號得以從玻璃的一面傳輸到另一側。像是在玻璃上開出許多高速通道，讓晶片之間的電訊號可以快速且低損耗地傳輸。 

跟「矽」這位老前輩相比，TGV 的關鍵優勢在於高頻傳輸、絕緣性佳，可視為下一世代 2.5D、3D 等先進封裝的重要技術之一，非常適合應用在 AI、5G、車用雷達等高速模組。然而，業界在導入 TGV 技術時，製程良率、封裝機械強度，以及材料熱失配等問題，將是衝擊可靠度驗證結果與拖慢量產進度的重大瓶頸。

本篇宜特小學堂將根據宜特與業界的實務經驗，分享我們如何透過一站式解決方案，四步驟找出產品失效的根本原因。最後也將分享一則實際案例，讓您更深入了解 TGV 技術的應用與潛在風險。

一、目前 TGV 發展遇到的兩大逆風

• (一) 製造良率與成本挑戰
  • 玻璃鑽孔問題：目前雷射或化學蝕刻仍存在孔徑形狀不一、表面粗糙度高等問題，影響後續導電性與金屬填充均勻性。
  • 銅填充與擴散風險：填充不均導致孔洞電阻變異，銅擴散至玻璃內部則可能造成絕緣劣化與長期失效。

• (二) 機械強度與封裝應力
  • 玻璃基板脆性高：玻璃雖剛性高但脆性(Brittleness)大，在製程、封裝壓合、測試或使用過程中易受微裂紋影響而造成電氣異常。
  • 銅與玻璃間熱膨脹係數（CTE）差異大：長期熱應力累積易導致界面剝離。

二、時間就是金錢 四大解析步驟快速找出潛在異常點

接著，我們將不藏私地分享宜特故障分析實驗室如何找出TGV玻璃基板的故障點。透過以下四大步驟，有效協助客戶快速找出潛在故障點並加以改善，適用於TGV初期導入、材料選型、量產前可靠度驗證等階段。

• 步驟一：創造環境，誘發潛在異常點現形
  • 透過加速老化可靠度實驗，如HAST（Highly Accelerated Stress Test）與 HTS（High Temperature Storage），可評估 TGV 結構在高溫／高濕／高壓環境下的長期穩定性，藉此誘發出結構中可能存在的異常點。此方法可在短時間內模擬數年壽命，快速誘發銅擴散、玻璃界面剝離或導通異常等潛在問題。宜特可依客戶需求調整測試條件（如85°C / 85%RH / 1000小時），並結合後段破壞分析，提高整體測試效能。

• 步驟二：非破壞檢測TGV缺陷所在區域，快速定位異常點
  • 當有相關電氣漏電失效發生時，可利用亮點分析儀器 (Thermal EMMI 或 OBIRCH) 進行失效點定位；此外，採用高解析度 X-Ray 系統，進行 2D 平面觀察 與 3D 斷層掃描，無需破壞樣品，即可快速掌握 TGV 電性異常物性狀態或銅填孔的完整性。此技術可識別TGV內部填鍍常見的空洞（void）缺陷。我們也可針對高深寬比結構進行局部放大分析，作為後續精細切片的輔助依據。

• 步驟三：異常點切片分析，了解實際失效現象
  • 在失效定位後，我們可針對異常與試片特性從 X-Section（斷面研磨）、CP（Cross-section Polisher）、Plasma FIB各切片技術進行選擇最佳製備方式進行精準剖面樣品製備（閱讀更多: IC切片手法有四種哪一種CP值最高，最適合你的樣品？)。

• 步驟四：微觀材料結構分析，有效改善潛在風險
  • 切片後可進一步搭配 SEM 或 TEM 觀察穿孔界面狀態，並利用 EDS / EELS 元素分析確認銅擴散路徑與濃度分布，尤其在檢測玻璃內部的微量銅擴散時，此步驟至關重要，有助於建立完整失效機制模型。亦可搭配 EBSD 分析晶粒大小/方向(Grain size/ orientation)、晶界(Grain boundary)特性與殘留應力，有助改善製程與提升可靠度和電氣特性 (閱讀更多: 揭密 TGV 製程中的隱形殺手：EBSD 如何破解應力難題)。

三、TGV案例分享

在宜特的 TGV 異常分析經驗中，導致導通失敗的主因多為 TGV 製程中「玻璃穿孔」的穿孔品質不良與「金屬填孔」（多採用電鍍或化學填鍍）的銅填鍍不均。由於 TGV 基板上的微小通孔需完全且均勻填入銅材，才能確保穩定導電路徑，任何玻璃孔蝕刻異常都可能導致導通中斷。同時，若電鍍參數設定不當，易產生孔內空隙、填充不飽滿或柱狀結構不連續等缺陷，進而造成電氣特性異常與封裝失效。

在這個案例中，我們可利用 2D X-ray 非破壞分析，進行異常點定位，再搭配 精準切片，並以 SEM 觀察發現銅填充空隙不均，導致部分 TGV 產生無法導通或高阻值異常。經分析後，針對鍍銅條件進行優化與調整填鍍時間，最終成功協助客戶提升銅填孔飽和度與導電一致性，得以提升整體良率。

儘管矽中介層技術因「製程成熟」與「散熱佳」，仍是目前應用的主力。然而，TGV 玻璃基板低電氣阻抗、高頻率傳輸與卓越的絕緣特性，成為半導體產業在 AI 加速器、高階通訊及毫米波雷達等前瞻技術趨勢下的關鍵材料之一。隨著全球半導體大廠的積極投入，TGV 玻璃基板有望成為先進封裝領域中極具戰略意義的「明日基板」技術。若能透過有效的故障分析手法加速協助提升 TGV 玻璃基板可靠度與其製程良率，將可大大增加 TGV 及早量產化的可能性。若您喜歡這類產業解讀內容，歡迎追蹤宜特科技臉書，掌握第一手科技新知！

為了精確找出 IC 內部缺陷，非破壞性的 3D X-ray 驗證已成為半導體業界的關鍵手段。然而，經過高劑量輻射處理的 IC，在後續可靠度測試中卻可能提前失效！隨著半導體逐漸應用於 AI、車用、航太與醫療設備等需要超高可靠度的領域，如何有效量測並控制這些寄生輻射對 IC 的影響，已是工程師不得不面對的重大挑戰。

本文轉載自宜特小學堂〈別讓 X-ray 檢測成為元件早衰的隱形殺手！寄生輻射風險一次破解〉，如果您對半導體產業新知有興趣，歡迎按下右邊的追蹤，就不會錯過宜特科技的最新文章！

X-ray 屬於物理性非破壞檢測，是一項即時且便利的分析實驗，可在故障分析（FA）或產品製程改善過程中快速找出問題；僅在極少數特定製程或產品條件下，才可能影響元件的電氣特性。

如同人體若長期暴露在輻射環境中，可能導致細胞突變、DNA 受損，甚至增加癌症風險。對於 IC 而言，情況其實類似——當元件在 X-ray 等非破壞性驗證分析中持續累積過高的輻射劑量（TID, Total Ionizing Dose），其內部電晶體特性可能發生變化，造成閘極漏電流上升、閘極氧化層劣化，最終導致IC提前失效。 

隨著 AI 人工智慧、車規與航太電子標準趨嚴，IC 的長期可靠性要求日益提升，這項過往經常被忽略的潛在風險，如今已不得不正視。因此，JEDEC 於 2023 年 11 月發布 JESD22-B121 標準，明確定義如何評估 IC 在製造、驗證和表面黏著技術 (Surface Mount Technology，簡稱SMT) 等製程中，暴露於輻射照射後的電性變化，並確立其 TID 限制值 (可稱為故障極限值或供應商極限值)，以降低潛在失效風險。

本篇宜特小學堂文章將探討X-ray對電子元件造成的電氣故障模式、關鍵測試變數，以及X-ray輻射總電離劑量（TID）測試最終報告內容，跟各位分享如何透過宜特的「寄生輻射劑量沉積驗證平台」，有效預防潛在故障風險。

輻射劑量對 IC 的電氣影響與故障模式

為了評估關鍵參數的變化，必須充分理解電子元件在電離輻射環境下，因介電電荷積聚（Trapped Charge）所產生的故障機制。當元件暴露於累積效應明顯的 X-ray 時，其內部的關鍵電性參數可能發生變化，導致潛在的失效風險。因此，輻射評估是確保半導體元件可靠性的重要環節，能幫助工程師判斷其抗輻射能力與安全範圍。

不同材料的輻射吸收速率不同，因此對電子元件的影響程度也會有所差異。當 IC 暴露在 X-ray 環境下，吸收的能量會沉積形成寄生輻射劑量（TID），而這種累積效應可能會導致不可逆的電氣故障(表１)。

X-ray　系統設定和變數

X-ray 成像技術廣泛應用於 IC 和元件的封裝驗證，特別適用於內部結構缺陷的發現，與可觀察表面缺陷的光學驗證技術相輔相成。X-ray 成像技術可在 IC 運輸過程的影像掃描、焊點檢測、材料分析等應用中發揮關鍵作用。然而，這些驗測過程亦會讓 IC 曝露於 X-ray 輻射，累積一定的總電離劑量 (TID)，可能影響其電性特性。圖 1 顯示了 X-ray 系統的基本架構。

當高速電子束或離子束撞擊金屬靶材 (如鎢) 時，會產生 X-ray 光子。這些光子來自於：

1. 軔致輻射 (Bremsstrahlung Radiation)：入射電子因受原子核電場影響而減速，發射出連續光譜的 X-ray。
2. 特徵輻射 (Characteristic Radiation)：入射電子與靶材內層電子(殼)層發生碰撞，產生離散特徵能量的X- ray。

當 X-ray 穿透並圍繞樣品時，偵測器會接收來自不同材料的吸收與散射訊號，形成陰影影像 (Radiographic Image)。影像的明暗對比取決於材料的 X-ray 吸收率，吸收率低的區域顯示較亮，吸收率高的區域則較暗。不同的 X-ray系統參數亦會影響影像品質與 IC 所承受的輻射劑量，以 2D X-ray 和 3D X-ray 兩種分析為例，前者為單一角度成像，劑量較低，但可能受多層結構遮蔽影響；後者透過多角度掃描重建 3D 影像，可減少結構遮蔽效應，提高驗證準確性，但也因此增加輻射劑量。

針對功能性 IC 的輻射影響分析，表 2 定義了不同設定下的臨界最大劑量 (Critical Maximum Dose)。為確保 IC 在 X-ray 檢測過程中不會超過 TID 極限值，透過適當調整 X-ray 系統參數 (如降低電壓、縮短曝光時間、選擇合適的掃描方式)，皆可有效降低輻射劑量，並減少 IC 因驗證而導致的電性劣化風險。

X-ray 輻射劑量的測量

X-ray 劑量儀這麼多種，我們該如何選擇呢？為達成精準測量 X-ray 劑量的目的，需要 X-ray 檢測系統來產生穩定的輻射，以及X-ray劑量儀來精確測量劑量率。應選擇符合關鍵參數的 X-ray 系統來模擬典型的 X-ray 檢測條件。表 3 顯示劑量儀的類型。

游離腔和基於半導體的劑量儀為主動設備，可測量輻射引起的電流，因此能即時讀取劑量。而基於發光的劑量儀則是被動設備，會將劑量儲存於設備中，需要經過溫度或光的後處理才能測量劑量，且照射後無法立即讀取資料。因此，使用以發光為基礎的劑量儀時，建議在常溫和正常自然條件下儲存，保護其免受高溫和紫外線影響，並減少儲存與運輸時間，因為這些因素皆會影響劑量的準確度。若已知環境條件會影響劑量儀反應，則應對測量結果進行校正。額外的參考劑量計可用來監測由於不必要或雜散效應所產生的劑量，並將其從 X-ray 校準所用劑量計的讀數中扣除。同時，應考慮能量範圍內的讀取器校準。ISO/ASTM 51956 標準，例如：《練習輻射加工使用熱釋光劑量測定系統 （TLD系統）》，可作為指導方針。

總電離劑量 (TID) 特徵測試程序

圖 4 為 X-ray 總電離劑量 (TID) 測試流程示意圖。可以執行兩種特徵分析模式，並記錄在摘要報告中。第一個是超出供應商極限值的特徵，第二個是故障極限值的特徵。

1. 供應商極限值：

這是供應商設立的一個輻射劑量的最大限度，指的是元件在接受 X-ray 輻射的過程中能夠承受的最大劑量。在這一過程中，測試會根據預期的最嚴重輻射情況來設定測試參數。如果在測試中需要返工或進行進一步檢查，這段時間的曝露時間也必須計算在內，不能超過設定的供應商極限。

2. 故障極限值：

這是指在經受輻射後，元件可能會出現故障的最大輻射劑量。透過對元件的測試，根據「第一個故障參數」來判定，這有助於確定元件在最大輻射劑量下是否仍能正常運作。

X-ray 輻射總電離劑量 (TID) 測試最終報告有哪些內容呢？

X-ray 輻射總電離劑量 (TID) 測試的最終報告必須從典型批次的樣品中隨機選擇若干樣品，並包含未遭受輻射的對照樣品。最終報告應包含以下內容：

1. X-ray 系統描述，包括：
   • 設備、供應商、型號、X-ray靶材類型
   • X-ray的設定和劑量率
   • 如果使用濾光片，濾光片的材料與厚度
   • X-ray燈管與測試元器件之間的距離
   • 相對於X-ray源的方向
2. X-ray劑量儀的描述：包括供應商、型號、劑量率測量範圍，以及精度範圍的對應公差。
3. 元器件的描述：包括製程節點 (電子元器件之特徵)、產品名稱、批號、日期代碼等。
4. 封裝類型和熱界面材料類型 (如果有)：如果為非封裝單元（裸晶片或晶圓級）或無蓋/封裝已開蓋(解封裝)，則應註明。
5. 已測試的元器件總數：包括對照 (未遭受輻射) 的元器件數量。
6. 電氣測試所使用的環境溫度。
7. 在描述時間效應的影響的情況下，曝露與讀出之間的時間間隔與退火條件。
8. 每個測試元器件遭受輻射的X-ray總劑量：
   • 空氣中的劑量。
   • 材料中的劑量 (如適用)。
   • 從空氣到材料的劑量轉換因子 (如適用)。
   • 特徵模式：故障極限值或供應商極限值。
9. 電氣測試的結果。

小結

針對金屬氧化物半導體（MOS）、雙極性元件（Bipolar）、非揮發性記憶體（NVM）、快閃記憶體（Flash Memory）／電子抹除式可複寫唯讀記憶體（EEPROM），以及動態隨機存取記憶體（DRAM）等元件，若您擔心在進行 2D／3D X-ray 檢測時可能因寄生輻射導致提早失效，可透過「寄生輻射劑量沉積驗證平台」進行事前驗證。宜特作為 JESD22-B121 標準的 JC 14.1 技術委員會成員，採用高靈敏度 TID 劑量量測技術，依據標準流程精確量化 X-ray 特定條件下的輻射影響，並協助工程師判斷是否超出 IC 設計容許範圍，作為是否進行後續檢測與分析的重要參考。

本文出自 www.istgroup.com