怎么進行集成電路失效分析?干貨整理分享

日期:2021-12-02 11:58:00 瀏覽量:1587 標簽: 失效分析

一般來說,集成電路在研制、生產(chǎn)和使用過程中失效不可避免,隨著人們對產(chǎn)品質量和可靠性要求的不斷提高,失效分析工作也顯得越來越重要,通過芯片失效分析,可以幫助集成電路設計人員找到設計上的缺陷、工藝參數(shù)的不匹配或設計與操作中的不當?shù)葐栴}。

集成電路失效分析步驟:

1. 開封前檢查,外觀檢查,X光檢查,掃描聲學顯微鏡檢查。

2. 開封顯微鏡檢查。

3. 電性能分析,缺陷定位技術、電路分析及微探針分析。

4. 物理分析,剝層、聚焦離子束(FIB),掃描電子顯微鏡(SEM),透射電子顯微鏡(SEM)、VC定位技術。

一、無損失效分析

1.外觀檢查,主要憑借肉眼檢查是否有明顯缺陷,如塑脂封裝是否開裂,芯片引腳是否接觸良好。

2.X射線檢查,就是利用X射線的透視性能對被測樣品進行X射線照射,樣品缺陷部份會吸收X射線,導致X射線照射成像出現(xiàn)異常。X射線主要檢查集成電路引線是否損壞問題。根據(jù)電子元器件的大小和結構選擇合適的波長,這樣能得到合適的分辨率。

3.掃描聲學顯微鏡探測,就是利用超聲波探測樣品內(nèi)部缺陷,依據(jù)超聲波的反射找出樣品內(nèi)部缺陷所在位置,這種方法主要用主集成電路塑封時水氣或者高溫對器件的損壞,這種損壞常為裂縫或者脫層。

二、有損失效分析

1. 打開封裝

有損失效分析,首先是對集成電路進行開封處理,開封處理要做到不損壞芯片內(nèi)部電路。根據(jù)對集成電路的封裝方式或分析目不同,采取相應的開封措施。通常有三種打開封裝方法。

方法一,全剝離法,此法是將集成電路完全損壞,只留下完整的芯片內(nèi)部電路。缺陷是由于內(nèi)部電路和引線全部被破壞,無法再進行電動態(tài)分析 。

方法二,局總去除法,此法是利用研磨機研磨集成電路表面的樹脂直到芯片。優(yōu)點是開封過程中不損壞內(nèi)部電路和引線,開封后可以進行通電電動態(tài)分析。方法三,是全自動法,此法是利用硫酸噴射達到局部去除的效果。

2.電性分析

①缺陷定位,定位具體失效位置在集成電路失效分析中,是一個重要而困難的項目,缺陷定位后才能發(fā)現(xiàn)失效機理及缺陷特征。

a.Emission顯微鏡技術,具有非破壞性和快速精準的特性。它使用光電子探測器來檢測產(chǎn)生光電效應的區(qū)域。由于在硅片上產(chǎn)生缺陷的部位,通常會發(fā)生不斷增長的電子--空穴再結全而產(chǎn)生強烈的光子輻射。

b. OBIRCH技術是利用激光束感應材料電阻率變化的測試技術。對不同材料經(jīng)激光束掃描,可得到不同材料電阻率變化,這一方法可以測試金屬布線內(nèi)部的那些可靠性隱患。

C.液晶熱點檢測一般由偏振顯微鏡,可調(diào)節(jié)溫度的樣品臺,以及控制電路構成。在由晶體各向異性變?yōu)榫w各向同性時,所需要的臨界溫度能量很小,以此來提高靈敏度。同時相變溫度應控制在30-90度,偏振顯微鏡要在正交偏振光的使用,這樣可以提高液晶相變反應的靈敏度。

②電性能分析(探針臺)

根據(jù)飾電路的版圖和原理圖,結合芯片失效現(xiàn)象,逐步縮小缺陷部位的電路范圍,最后利用微探針顯微技術,來定位缺陷器件。

③微探針檢測技術

微探針的作用是測量內(nèi)部器件上的電參數(shù)值,如工作點電壓、電流、伏安特性曲線。微探針技術一般伴隨電路分析配合使用,兩者可以較快地搜尋失效器件。

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三、物理分析

1. 聚焦離子束(FIB)

就是利用電鏡將離子聚焦成微波尺寸的切割器。聚焦離子束系統(tǒng)由離子源,離子束聚焦和樣品臺組成。聚焦離子束的主要應用是對集成電路進行剖面,傳統(tǒng)的方法是手工研磨或采用硫酸噴劑,這兩種方法雖說都可以得到剖面,但在日益精細的集成電路中,手工操作速度慢而且失誤率高,所以,此這種方法顯然不適用。聚焦離子束的細微精準切割,結合掃描電鏡的高分辨率成像,可以很好地解決剖面問題。聚焦離子束對被剖面的集成電路沒有限制,定位精度可以達到0.1um以下,同時剖面過程過集成電路愛到的應力很小,完整地保存集成電路,使檢測結果更加準確。

2. 掃描電子顯微鏡(SEM)

就是利用聚焦離子束轟擊器件面表,面產(chǎn)生許多電子信號,將這些電子信號放大作為調(diào)制信號,連接顯示器,可得到器件表面圖像。

3.透射電子顯微鏡(TEM)

透射電子顯微鏡分辨率可以達到0.1nm,透射電子顯微鏡可以清晰地分析器件缺陷,更好地滿足集成電器失效分析對檢測工具的解析要求。

4. VC定位技術

利用Emission/OBIRCH/液晶技術來定位集成電路中的失效器件,在實際應用中熱點的位置往往面積偏大,甚至會偏離失效點幾十個微米,這就需要一種更精確的定位技術,可以把失效范圍進一步縮小。VC定位技術是利用SEM或FIB的一次電子束或離子束在樣品表面進行掃描。硅片表面不現(xiàn)部位有不同電勢,表現(xiàn)出來不同的明亮對比,找出導常亮的點從而定位失效點。

四、集成電路失效分析步驟

1. 開封前檢查,外觀檢查,X光檢查,掃描聲學顯微鏡檢查。

2. 開封顯微鏡檢查。

3. 電性能分析,缺陷定位技術、電路分析及微探針分析。

4. 物理分析,剝層、聚焦離子束(FIB),掃描電子顯微鏡(SEM),透射電子顯微鏡(SEM)、VC定位技術。

上述就是此次創(chuàng)芯檢測帶來的“集成電路失效分析”相關內(nèi)容,希望對大家有幫助,我們將在后期帶來更多精彩內(nèi)容。我們的檢測服務范圍包括:電子元器件測試驗證、IC真假鑒別產(chǎn)品設計選料、失效分析,功能檢測、工廠來料檢驗以及編帶等多種測試項目。熱忱歡迎來電,我們將竭誠為您服務。


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