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半导体芯片失效分析方法及步骤.pdf

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,Latchup,I/OLeakage,junctiondefect,hotelectrons,oxidecurrentleakage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、ProbeStation探针台/ProbingTest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（ProbeStation）、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）等失效分析实验室赵工手机13488683602微信icfa88邮箱zhaojh@kw.beijing.gov.cn X射线(X-ray)检测X射线(X-ray)检测仪是在不损坏被检物品的前提下使用低能量X光，快速检测出被检物。利用高电压撞击靶材产生X射线穿透来检测电子元器件、半导体封装产品内部结构构造品质、以及SMT各类型焊点焊接质量等[1] 。型号:XD7500NT参考标准:《IPC-A-610E电子组装件的验收标准》、《GB/T17359-1998电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析方法通则》X射线(X-ray)测试项目:1、集成电路的封装工艺检测:层剥离、开裂、空洞和打线工艺;2、印刷电路板制造工艺检测:焊线偏移，桥接，开路;3、表面贴装工艺焊接性检测:焊点空洞的检测和测量;4、连接线路检查:开路，短路，异常或不良连接的缺陷;5、锡球数组封装及覆芯片封装中锡球的完整性检验;6、高密度的塑料材质破裂或金属材质检验;7、芯片尺寸量测，打线线弧量测，组件吃锡面积比例量测。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（ProbeStation）、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）等失效分析实验室赵工手机13488683602微信icfa88邮箱zhaojh@kw.beijing.gov.cn 微光显微镜(EMMI)对于半导体组件之故障分析而言，微光显微镜(EmissionMicroscope,EMMI)已被学理证实是一种相当有用且效率极高的诊断工具。该设备具备高灵敏度的CCD，可侦测到组件中电子－电洞对再结合时所发射出来的光子，能侦测到的波长约在350nm~1100nm左右。目前此设备全方面的应用于侦测各种组件缺点所产生的漏电流，如：Gateoxidedefects/Leakage、Latchup、ESDfailure、junctionLeakage等。 侦测的到亮点之情况：会产生亮点的缺点-JunctionLeakage;Contactspiking;Hotelectrons;Latch-Up;Gateoxidedefects/Leakage(F-Ncurrent);Poly-siliconfilaments;Substratedamage;Mechanicadamage及JunctionAvalanche等。原来就会有的亮点-Saturated/Activebipolartransistors;-SaturatedMOS/DynamicCMOS;Forwardbiaseddiodes/Reversebiaseddiodes(breakdown)等。1、EMMI可广泛应用于侦测各种组件缺陷所产生的漏电流，包括闸极氧化层缺陷(Gateoxidedefects)、静电放电破坏(ESDFailure)、闩锁效应(LatchUp)、漏电(Leakage)、接面漏电(JunctionLeakage)、顺向偏压(ForwardBias)及在饱和区域操作的晶体管，可藉由EMMI定位，找热点(HotSpot或找亮点)位置，进而得知缺陷原因，帮助后续进一步的失效分析。2、砷化镓铟微光显微镜(InGaAs)与微光显微镜(EMMI)其侦测原理相同，都是用来侦测故障点定位，寻找亮点、热点(HotSpot)的工具，其原理都是侦测电子-电洞结合与热载子所激发出的光子。差别在于InGaAs可侦测的波长较长，范围约在900nm到1600nm之间，等同于红外线的波长区(EMMI则是在350nm-1100nm)。3、激光束电阻异常侦测(OpticaBeamInducedResistanceChange，以下简称OBIRCH)，以雷射光在芯片表面(正面或背面)进行扫描，在芯片功能测试期间，OBIRCH利用雷射扫瞄芯片内部连接位置，并产生温度梯度，藉此产生阻值变化，并经由阻值变化的比对，定位出芯片HotSpot(亮点、热点)缺陷位置。4、ThermaEMMI是利用InSb材质的侦测器，接收故障点通电后产生的热辐射分布，藉此定位故障点(热点、亮点HotSpot)位置，同时利用故障点热辐射传导的时间差，即能预估芯片故障点的深度位置。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（ProbeStation）、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）等失效分析实验室赵工手机13488683602微信icfa88邮箱zhaojh@kw.beijing.gov.cn FIB测试，FIB检测，FIB试验，FIB含义：FIB 是英文 Focused Ion Beam的缩写,依字面翻译为聚焦离子束.简单的说就是将Ga(镓)元素离子化成Ga+, 然后利用电场加速.再利用静电透镜(electrostatic)聚焦,将高能量(高速)的Ga+打到指定的点. 基本原理与SEM类似,仅是所使用的粒子不同( e- vs. Ga +)FIB聚焦离子束是针对样品进行平面、界面进行微观分析。检测流程包括：样品制定、上机分析、拍照等，提供界面相片等数据。FIB主要用途：1、电路修正, 用于验证原型,改善bug，节省开支，增快上市时间。2、纵面的结构分析可直接于样品上处理,不需额外样品准备。3、材料分析-TEM样品制备,用于定点试片制作,减低定点试片研磨所需人员经验的依赖。4、电压对比、用于判定Metal(Via/Contact)是否floating。5、Grain(晶粒)形状大小的判定

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