芯片失效分析的作用是针对异常芯片(信号检测错误)进行失效点定位,并结合芯片的原始设计情况判断芯片失效的机理。做失效分析需要全面的知识,电子、工艺、结构、材料、理化等很多方面都会涉及到。
检测项目:
芯片失效分析IC集成电路失效分析中:
开封,3D-OM,C-SAM/SAT,2DX-Ray,3DX-Ray,SEM-EDX,OBIRCH/EMMI,RIE,Nanoprobe,ESD(HBM,MM,Latch-up),AFM,SIMS,TOF-SIMS,TEM,XPS,I-V,C-V
检测范围:
集成电路、芯片
检测标准:
GJB 548B-2005
芯片失效分析方法:
01.OM显微镜观测,外观分析
02.C-SAM/SAT(超声波扫描显微镜)
(1)材料内部的晶格结构,杂质颗粒,夹杂物,沉淀物。
(2)内部裂纹。
(3)分层缺陷。
(4)空洞,气泡,空隙等。
03.无损检测,X-Ray检测IC封装中的各种缺陷如层剥离、爆裂、空洞以及打线的完整性,PCB制程中可能存在的缺陷如对齐不良或桥接,开路、短路或不正常连接的缺陷,封装中的锡球完整性。(这几种是芯片发生失效后首先使用的非破坏性分析手段),其中有2DX-Ray和3DX-Ray。
04.SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪(材料结构分析/缺陷观察,元素组成常规微区分析,精确测量元器件尺寸)。
05.取die,开封使用激光开封机和自动酸开封机将被检样品(不适用于陶瓷和金属封装)的封装外壳部分去除,使被检样品内部结构暴露。
06.OBIRCH/EMMI(微光显微镜/OBIRCH镭射光束诱发阻抗值变化测试)/Thermal热点侦测(这三者属于常用漏电流路径分析手段,寻找发热点,LC要借助探针台,示波器)
07.切割制样:使用切割制样模块将小样品进行固定,以方便后续实验进行。
08.去层:使用等离子刻蚀机(RIE)去除芯片内部的钝化层,使被检样品下层金属暴露,如需去除金属层观察下层结构,可利用研磨机进行研磨去层。
09.FIB做一些电路修改,切点观察。
10.Probe Station探针台/Probing Test探针测试。
11.ESD/Latch-up静电放电/闩锁效用测试(有些客户是在芯片流入客户端之前就进行这两项可靠度测试,有些客户是失效发生后才想到要筛取良片送验)这些已经提到了多数常用手段。
除了常用手段之外还有其他一些失效分析手段,原子力显微镜AFM,二次离子质谱SIMS,飞行时间质谱TOF-SIMS,透射电镜TEM,场发射电镜,场发射扫描俄歇探针,X光电子能谱XPS,L-I-V测试系统,能量损失X光微区分析系统等很多手段,不过这些项目不是很常用。
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