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芯片常用失效分析手段和流程

日期:2021-04-26 16:41:09 浏览量:249 标签: 芯片失效分析 芯片

一般来说,集成电路在研制、生产和使用过程中失效不可避免,随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高,失效分析工作也显得越来越重要,通过芯片失效分析,可以帮助集成电路设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题。芯片失效分析的常用方法不外乎那几个流程,最重要的还是要借助于各种先进精确的电子仪器。以下内容主要从这两个方面阐述,希望对大家有所帮助。

芯片常用失效分析手段和流程

一、失效分析流程

1、外观检查,识别crack,burnt mark等问题,拍照。

2、非破坏性分析:主要用xray查看内部结构,csam—查看是否存在delamination

3、进行电测:主要工具,万用表,示波器等

4、进行破坏性分析:即机械decap或化学decap等

二、常用分析方法

芯片常用分析手段:

1、X-Ray 无损侦测,可用于检测

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

2、SAT超声波探伤仪/扫描超声波显微镜

可对IC封装内部结构进行非破坏性检测, 有效检出因水气或热能所造成的各种破坏如﹕

晶元面脱层

锡球、晶元或填胶中的裂缝

封装材料内部的气孔

各种孔洞如晶元接合面、锡球、填胶等处的孔洞

3、SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪

可用于材料结构分析/缺陷观察,元素组成常规微区分析,精确测量元器件尺寸

4、三种常用漏电流路径分析手段:EMMI微光显微镜/OBIRCH镭射光束诱发阻抗值变化测试/LC 液晶热点侦测

EMMI微光显微镜用于侦测ESD,Latch up, I/O Leakage, junction defect, hot electrons , oxide current leakage等所造成的异常。

OBIRCH常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析,线路漏电路径分析.利用OBIRCH方法,可以有效地对电路中缺陷定位,如线条中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻区等;也能有效的检测短路或漏电,是发光显微技术的有力补充。

LC可侦测因ESD,EOS应力破坏导致芯片失效的具体位置。

5、Probe Station 探针台/Probing Test探针测试,可用来直接观测IC内部信号

6、ESD/Latch-up静电放电/闩锁效用测试

7、FIB做电路修改

FIB聚焦离子束可直接对金属线做切断、连接或跳线处理. 相对于再次流片验证, 先用FIB工具来验证线路设计的修改, 在时效和成本上具有非常明显的优势.

芯片失效分析实验室介绍,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。

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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