芯片失效分析

理論上研究可行的產(chǎn)品實際生產(chǎn)出來在使用中可能會與預期有所差距，芯片也是如此。芯片（IC）在研發(fā)設計、生產(chǎn)制造過程中可能會出現(xiàn)一些錯誤和問題，使芯片不能達到預期的功能。這類芯片我們稱之為失效芯片。對于失效芯片進行分析，研究產(chǎn)生失效問題的原因，針對這些原因探討解決辦法就是芯片失效分析。

失效分析屬于芯片反向工程開發(fā)范疇。欣創(chuàng)微芯片失效分析主要提供封裝去除、層次去除、芯片染色、芯片拍照、大圖彩印、電路修改等技術服務項目。

公司專門設立有集成電路失效分析實驗室，配備了國外先進的等離子蝕刻機（RIE）、光學顯微鏡、電子顯微鏡（SEM）和聚焦離子束機（FIB）等設備，滿足各項失效分析服務的要求。公司擁有一套完善的失效分析流程及多種分析手段，全方位保證工程質(zhì)量及項目文件的準確無誤。

1.失效分析是確定芯片失效機理的必要手段。

2.失效分析為有效的故障診斷提供了必要的信息。

3.失效分析為設計工程師不斷改進或者修復芯片的設計，使之與設計規(guī)范更加吻合提供必要的反饋信息。

4.失效分析可以評估不同測試向量的有效性，為生產(chǎn)測試提供必要的補充，為驗證測試流程優(yōu)化提供必要的信息基礎。

1、X-Ray 無損偵測，可用于檢測：

a.IC封裝中的各種缺陷如層剝離、爆裂、空洞以及打線的完整性

b.PCB制程中可能存在的缺陷如對齊不良或橋接

c.開路、短路或不正常連接的缺陷

d.封裝中的錫球完整性

2、SAT超聲波探傷儀/掃描超聲波顯微鏡，可對IC封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行非破壞性檢測, 有效檢出因水氣或熱能所造成的各種破壞如﹕

a.晶元面脫層

b.錫球、晶元或填膠中的裂縫

c.封裝材料內(nèi)部的氣孔

d.各種孔洞如晶元接合面、錫球、填膠等處的孔洞

3、SEM掃描電鏡/EDX能量彌散X光儀

可用于材料結(jié)構(gòu)分析/缺陷觀察，元素組成常規(guī)微區(qū)分析，精確測量元器件尺寸。

4、三種常用漏電流路徑分析手段：EMMI微光顯微鏡/OBIRCH鐳射光束誘發(fā)阻抗值變化測試/LC液晶熱點偵測

EMMI微光顯微鏡用于偵測ESD,Latch up, I/O Leakage, junction defect, hot electrons , oxide current leakage等所造成的異常。

OBIRCH常用于芯片內(nèi)部高阻抗及低阻抗分析，線路漏電路徑分析.利用OBIRCH方法，可以有效地對電路中缺陷定位，如線條中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻區(qū)等；也能有效的檢測短路或漏電,是發(fā)光顯微技術的有力補充。

LC可偵測因ESD,EOS應力破壞導致芯片失效的具體位置。

5、Probe Station 探針臺/Probing Test探針測試，可用來直接觀測IC內(nèi)部信號。

6、ESD/Latch-up靜電放電/閂鎖效用測試。

7、FIB做電路修改

FIB聚焦離子束可直接對金屬線做切斷、連接或跳線處理. 相對于再次流片驗證, 先用FIB工具來驗證線路設計的修改, 在時效和成本上具有非常明顯的優(yōu)勢。

8、其它芯片失效分析方法

原子力顯微鏡AFM ,二次離子質(zhì)譜 SIMS,飛行時間質(zhì)譜TOF-SIMS ,透射電鏡TEM，場發(fā)射電鏡,場發(fā)射掃描俄歇探針, X光電子能譜XPS ,L-I-V測試系統(tǒng)，能量損失X光微區(qū)分析系統(tǒng)等多種復雜分析手段也是芯片失效分析所用到的一些方法。

一、外觀檢查

識別crack，burnt mark等問題，拍照。

二-非破壞性分析

主要用x-ray查看內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢測IC封裝中的各種缺陷如層剝離、爆裂、空洞以及打線的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如對齊不良或橋接，開路、短路或不正常連接的缺陷，封裝中的錫球完整性。csam—查看是否存在delamination.

三、芯片開封

去除IC封膠，同時保持芯片功能的完整無損，保持 die，bond pads，bond wires乃至lead-frame不受損傷，為下一步芯片失效分析實驗做準備。

四、SEM掃描電鏡/EDX成分分析

包括材料結(jié)構(gòu)分析/缺陷觀察、元素組成常規(guī)微區(qū)分析、精確測量元器件尺寸等等。 探針測試：以微探針快捷方便地獲取IC內(nèi)部電信號。

五、鐳射切割

以微激光束切斷線路或芯片上層特定區(qū)域。

六、EMMI偵測

EMMI微光顯微鏡是一種效率極高的失效分錯析工具，提供高靈敏度非破壞性的故障定位方式，可偵測和定位非常微弱的發(fā)光（可見光及近紅外光），由此捕捉各種元件缺陷或異常所產(chǎn)生的漏電流可見光。

七、OBIRCH阻抗值變化測試

OBIRCH常用于芯片內(nèi)部高阻抗及低阻抗分析，線路漏電路徑分析。利用OBIRCH方法，可以有效地對電路中缺陷定位，如線條中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻區(qū)等，也能有效的檢測短路或漏電,是發(fā)光顯微技術的有力補充。

八、LG液晶熱點偵測

利用液晶感測到IC漏電處分子排列重組，在顯微鏡下呈現(xiàn)出不同于其它區(qū)域的斑狀影像，找尋在實際分析中困擾設計人員的漏電區(qū)域（超過10mA之故障點）。

九、定點/非定點芯片研磨

移除植于液晶驅(qū)動芯片 Pad上的金凸塊， 保持Pad完好無損，以利后續(xù)分析或rebonding。

十、SAM (SAT)超聲波探傷

可對IC封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行非破壞性檢測，有效檢出因水氣或熱能所造成的各種破壞如：o晶元面脫層，o錫球、晶元或填膠中的裂縫，o封裝材料內(nèi)部的氣孔，o各種孔洞如晶元接合面、錫球、填膠等處的孔洞。