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技术分享:集成电路失效分析步骤说明

日期:2021-09-09 15:36:36 浏览量:755 标签: 失效分析

集成电路失效分析在提高集成电路的可靠性方面有着至关重要的作用,对集成电路进行失效分析可以促进企业纠正设计、实验和生产过程中的问题,实施控制和改进措施,防止和减少同样的失效模式和失效机理重复出现,预防同类失效现象再次发生。本文主要讲述集成电路失效分析的技术和步骤。

集成电路失效分析步骤:

1. 开封前检查,外观检查,X光检查,扫描声学显微镜检查。

2. 开封显微镜检查。

3. 电性能分析,缺陷定位技术、电路分析及微探针分析。

4. 物理分析,剥层、聚焦离子束(FIB),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(SEM)、VC定位技术。

技术分享:集成电路失效分析步骤说明

一、无损失效分析技术

1.外观检查,主要凭借肉眼检查是否有明显缺陷,如塑脂封装是否开裂,芯片引脚是否接触良好。X射线检查是利用X射线的透视性能对被测样品进行X射线照射,样品缺陷部份会吸收X射线,导致X射线照射成像出现异常。X射线主要检查集成电路引线是否损坏问题。根据电子元器件的大小和结构选择合适的波长,这样能得到合适的分辨率。

2.扫描声学显微镜,是利用超声波探测样品内部缺陷,依据超声波的反射找出样品内部缺陷所在位置,这种方法主要用主集成电路塑封时水气或者高温对器件的损坏,这种损坏常为裂缝或者脱层。

二、有损失效分析技术

1. 打开封装,一般有三种方法。全剥离法,集成电路完全损坏,只留下完整的芯片内部电路。缺陷是由于内部电路和引线全部被破坏,无法再进行电动态分析 。方法二局总去除法,三研磨机研磨集成电路表面的树脂直到芯片。优点是开封过种不损坏内部电路和引线,开封后可以进行电动态分析。方法三是自自动法用硫酸喷射达到局部去除的效果。

2.缺陷定位,定位具体失效位置在集成电路失效分析中,是一个重要而困难的项目,缺陷定位后才能发现失效机理及缺陷特征。

a.Emission显微镜技术,具有非破坏性和快速精准的特性。它使用光电子探测器来检测产生光电效应的区域。由于在硅片上产生缺陷的部位,通常会发生不断增长的电子--空穴再结全而产生强烈的光子辐射。

b. OBIRCH技术是利用激光束感应材料电阻率变化的测试技术。对不同材料经激光束扫描,可得到不同材料电阻率变化,这一方法可以测试金属布线内部的那些可靠性隐患。

C.液晶热点检测一般由偏振显微镜,可调节温度的样品台,以及控制电路构成。在由晶体各向异性变为晶体各向同性时,所需要的临界温度能量很小,以此来提高灵敏度。同时相变温度应控制在30-90度,偏振显微镜要在正交偏振光的使用,这样可以提高液晶相变反应的灵敏度。

3.电性能分析(探针台)

根据饰电路的版图和原理图,结合芯片失效现象,逐步缩小缺陷部位的电路范围,最后利用微探针显微技术,来定位缺陷器件。微探针检测技术,微探针的作用是测量内部器件上的电参数值,如工作点电压、电流、伏安特性曲线。微探针技术一般伴随电路分析配合使用,两者可以较快地搜寻失效器件。

三、物理分析

1.聚焦离子束(FIB),由离子源,离子束聚焦和样品台组成。利用电镜将离子聚焦成微波尺寸的切割器。聚焦离子束的细微精准切割,结合扫描电镜的高分辨率成像,可以很好地解决剖面问题,定位精度可以达到0.1um以下,同时剖面过程过集成电路爱到的应力很小,完整地保存集成电路。

2. 扫描电子显微镜(SEM),利用聚焦离子束轰击器件面表,面产生许多电子信号,将这些电子信号放大作为调制信号,连接显示器,可得到器件表面图像。

透射电子显微镜(TEM),分辨率可以达到0.1nm,透射电子显微镜可以清晰地分析器件缺陷,更好地满足集成电器失效分析对检测工具的解析要求。

3. VC定位技术基于SEM或FIB的一次电子束或离子束,在样品表面进行扫描。硅片表面不现部位有不同电势,表现出来不同的明亮对比,找出导常亮的点从而定位失效点。

总结,相信通过阅读上面集成电路失效分析技术和步骤的内容,大家对失效分析有了初步的了解,更深刻地了解各种技术的应用还需要在实际的分析工作当中积累经验。同时也希望大家在学习过程中做好总结,这样才能不断提升自己的专业水平。

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