半导体分析经验总结失效分析测试

发布:探针台 2020-07-10 14:28 阅读:1560
失效分析常用方法汇总 2o[IHO]  
芯片在设计生产使用各环节都有可能出现失效,失效分析伴随芯片全流程。 w, jcm;  
这里根据北软检测失效分析实验室经验,为大家总结了失效分析方法和分析流程,供大家参考。 ]`w}+B'/  
一、C-SAM(超声波扫描显微镜),属于无损检查: o8FXqTUcs4  
检测内容包含: snp v z1iS  
1.材料内部的晶格结构、杂质颗粒、夹杂物、沉淀物 Q\J,}1<`6  
2.内部裂纹 Y &r]lD  
3.分层缺陷 :Px\qh}K  
4.空洞、气泡、空隙等。 3|@t%K  
二、 X-Ray(X光检测),属于无损检查: jUjr6b"  
X-Ray是利用阴极射线管产生高能量电子与金属靶撞击,在撞击过程中,因电子突然减速,其损失的动能会以X-Ray形式放出。而对于样品无法以外观方式观测的位置,利用X-Ray穿透不同密度物质后其光强度的变化,产生的对比效果可形成影像,即可显示出待测物的内部结构,进而可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。 x@cN3O  
Lg`Jp&Kg  
检测内容包含: EkKnUD  
1.观测DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封装的半导体、电阻、电容等电子元器件以及小型PCB印刷电路板 s3lwu :4f  
2.观测器件内部芯片大小、数量、叠die、绑线情况 22KI]$D#f  
3.观测芯片crack、点胶不均、断线、搭线、内部气泡等封装缺陷,以及焊锡球冷焊、虚焊等焊接缺陷 )3z]f2  
三、SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪(材料结构分析/缺陷观察,元素组成常规微区分析,精确测量元器件尺寸), yNJAWM7  
SEM/EDX(形貌观测、成分分析)扫描电镜(SEM)可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。EDX是借助于分析试样发出的元素特征X射线波长和强度实现的,根据不同元素特征X射线波长的不同来测定试样所含的元素。通过对比不同元素谱线的强度可以测定试样中元素的含量。通常EDX结合电子显微镜(SEM)使用,可以对样品进行微区成分分析。 vh>{_ #  
检测内容包含: C@HD(..#  
4W\,y_Q o  
8!h'j  
1.材料表面形貌分析,微区形貌观察   MdhT!?  
2.材料形状、大小、表面、断面、粒径分布分析 JFqf;3R  
3.薄膜样品表面形貌观察、薄膜粗糙度及膜厚分析  ?9u4a_x  
4.纳米尺寸量测及标示 0%)5.=6  
5.微区成分定性及定量分析 ]s|lxqP  
四、EMMI微光显微镜。对于故障分析而言,微光显微镜(Emission Microscope, EMMI)是一种相当有用且效率极高的分析工具。主要侦测IC内部所放出光子。在IC元件中,EHP(Electron Hole Pairs)Recombination会放出光子(Photon)。如在P-N结加偏压,此时N阱的电子很容易扩散到P阱,而P的空穴也容易扩散至N,然后与P端的空穴(或N端的电子)做EHP Recombination。 CYB=Uq,  
检测内容包含: +~|AT+|iI  
1.P-N接面漏电;P-N接面崩溃 ~'  =lou  
2.饱和区晶体管的热电子 ZZ A.a  
3.氧化层漏电流产生的光子激发 VVrwOo CN  
4.Latch up、Gate Oxide Defect、Junction Leakage、Hot Carriers Effect、ESD等问题 hD 46@  
五、 FIB 线路修改,切线连线,切点观测,TEM制样,精密厚度测量等 O5 7jz= r  
FIB(聚焦离子束,Focused Ion beam)是将液态金属离子源产生的离子束经过离子枪加速,聚焦后照射于样品表面产生二次电子信号取得电子像,此功能与SEM(扫描电子显微镜)相似,或用强电流离子束对表面原子进行剥离,以完成微、纳米级表面形貌加工。 hZNEv|  
检测内容包含: o|2 87S|$  
1.芯片电路修改和布局验证               v`G U09   
2.Cross-Section截面分析                 TIRHT`"i  
3.Probing Pad                                 zw:/!MS  
4.定点切割   hrM"Zg  
六、 Probe Station 探针台/Probing Test 探针测试,探针台主要应用于半导体行业、光电行业。针对集成电路以及封装的测试。 广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发,旨在确保质量及可靠性,并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。 S[@6Lp3q_  
检测内容包含: .Y/-8H-3v  
D$_8rHc\A  
q?VVYZXP  
1.微小连接点信号引出   .{N\<01  
2.失效分析失效确认 ?2~U2Ir]:  
3.FIB电路修改后电学特性确认 oa9)Dv  
4.晶圆可靠性验证 uU+s!C9r  
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。失效分析前还有一些必要的样品处理过程。 $ WFhBak8  
七、 取die,decap(开封,开帽),研磨,去金球 De-gold bump,去层,染色等,有些也需要相应的仪器机台,SEM可以查看die表面,SAM以及X-Ray观察封装内部情况以及分层失效。Decap即开封,也称开盖,开帽,指给完整封装的IC做局部腐蚀,使得IC可以暴露出来,同时保持芯片功能的完整无损,保持 die,bond pads,bond wires乃至lead-frame不受损伤,为下一步芯片失效分析实验做准备,方便观察或做其他测试(如FIB,EMMI), Decap后功能正常。 /;UTC)cJ  
检测内容包含: tmxPO e  
7L{li-crI  
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1.IC开封(正面/背面) QFP, QFN, SOT,TO, DIP,BGA,COB等 VA]ZR+m  
2.样品减薄(陶瓷,金属除外) iy 3DX|]  
3.激光打标 x[m'FsR4  
八、Acid Decap,又叫化学开封,是用化学的方法,即浓硫酸及发烟硝酸将塑封料去除的设备。通过用酸腐蚀芯片表面覆盖的塑料能够暴露出任何一种塑料IC封装内的芯片。去除塑料的过程又快又安全,并且产生干净无腐蚀的芯片表面。 .xv ^G?GG  
检测内容包含: dt.-C_MO  
1.芯片开封(正面/背面)   S 1>Z6  
2.IC蚀刻,塑封体去除 9XN~Ln@}  
九、RIE是干蚀刻的一种,这种蚀刻的原理是,当在平板电极之间施加10~100MHZ的高频电压(RF,radio frequency)时会产生数百微米厚的离子层(ion sheath),在其中放入试样,离子高速撞击试样而完成化学反应蚀刻,此即为RIE(Reactive Ion Etching)。 jg^^\n  
检测内容包含: 0O ['w<_  
1.用于对使用氟基化学的材料进行各向同性和各向异性蚀刻,其中包括碳、环氧树脂、石墨、铟、钼、氮氧化物、光阻剂、聚酰亚胺、石英、硅、氧化物、氮化物、钽、氮化钽、氮化钛、钨钛以及钨                 k <}I<Or  
2.器件表面图形的刻蚀 VEo^ :o)r  
十、研磨机,适用于高精微(光镜,SEM,TEM,AFM,ETC)样品的半自动准备加工研磨抛光,模块化制备研磨,平行抛光,精确角抛光,定址抛光或几种方式结合抛光。 ArdJ."  
检测内容包含: 5k`e^ARf  
1.断面精细研磨及抛光   ?hSha)1:  
2.芯片工艺分析 ?lG;,,jc,W  
3.失效点的查找         bG1 ofsU  
十一、切割机,可以预置程序定位切割不同尺寸的各种材料,可以高速自动切割材料,提高样品生产量。其微处理系统可以根据材料的材质、厚度等调整步进电动机的切割距离、力度、样品输入比率和自动进刀比率。 &x/k^p=  
检测内容包含: o(SuUGW  
1.通过样品冷埋注塑获得样品的标准切面   0- Yeu5A  
2.小型样品的精密切割                                         AuM:2N2  
十二、金相显微镜,可用来进行器件外观及失效部位的表面形状,尺寸,结构,缺陷等观察。金相显微镜系统是将传统的光学显微镜与计算机(数码相机)通过光电转换有机的结合在一起,不仅可以在目镜上作显微观察,还能在计算机(数码相机)显示屏幕上观察实时动态图像,电脑型金相显微镜并能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。 fsb=8>}63}  
检测内容包含: $U mE  
p d%LL?O  
B$EK_@M  
1.样品外观、形貌检测   A@ { !:_55  
2.制备样片的金相显微分析 0kz7 >v  
3.各种缺陷的查找 Q~CpP9%  
十三、体视显微镜,亦称实体显微镜或解剖镜。是一种具有正像立体感的目视仪器,从不同角度观察物体,使双眼引起立体感觉的双目显微镜。对观察体无需加工制作,直接放入镜头下配合照明即可观察,成像是直立的,便于操作和解剖。视场直径大,但观察物要求放大倍率在200倍以下。 $@4e(Zrmo  
检测内容包含: Kk56/(_S  
1.样品外观、形貌检测   6NKF'zh  
2.制备样片的观察分析 {N@Y<=+:  
3.封装开帽后的检查分析 6g5]=Q@U:  
4.晶体管点焊、检查 <e^6.!;W  
十四、IV自动曲线量测仪,验证及量测半导体电子组件的电性、参数及特性。比如电压-电流。集成电路失效分析流程中,I/V Curve的量测往往是非破坏分析的第二步(外观检查排在第一步),可见Curve量测的重要性。 0<"tl0p_  
检测内容包含: 4] M =q{  
vD"_X"v  
1.Open/Short Test   OUKj@~T  
2.I/V Curve Analysis t)`+d=P   
3.Idd Measuring \ 6jF{  
4.Powered Leakage(漏电)Test zVn*!c  
十五、高低温试验箱箱,适用于工业产品高温、低温的可靠性试验。对电子电工、汽车电子、航空航天、船舶兵器、高等院校、科研单位等相关产品的零部件及材料在高温、低温(交变)循环变化的情况下,检验其各项性能指标。 jS}'cm-  
检测内容包含: zZw@c?  
1.高温储存   Hm<M@M$aG  
2.低温储存 _fe0,  
3.温湿度储存 6;[1Jz]?i  
北软检测智能产品检测实验室,能够依据国际、国内和行业标准实施检测工作,开展从底层芯片到实际产品,从物理到逻辑全面的检测工作,提供芯片预处理、侧信道攻击、光攻击、侵入式攻击、环境、电压毛刺攻击、电磁注入、放射线注入、物理安全、逻辑安全、功能、兼容性和多点激光注入等安全检测服务,同时可开展模拟重现智能产品失效的现象,找出失效原因的失效分析检测服务,主要包括点针工作站(Probe Station)、反应离子刻蚀(RIE)、微漏电侦测系统(EMMI)、X-Ray检测,缺陷切割观察系统(FIB系统)等检测试验。实现对智能产品质量的评估及分析,为智能装备产品的芯片、嵌入式软件以及应用提供质量保证。
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