解密晶圆半导体Wafer失效分析的设备及案例,助你提升故障排查技能
半导体材料与工艺 2023-08-14


行业覆盖

半导体Semiconductor

平板显示 Flat Panel

发光二极管 LED

硬盘Storage & Peripheral

电子元器件Electronics Components

设备厂商Equipment Manufacturer

研究机构及大学院校 Research Institute & University


分析领域

CVD PVD镀层分析

MOCVD 量子阱

ALD, BME原子层

金属电镀结构

光刻膜形貌 Lithography

离子注入 Ion Implantation

离子扩散 Ion Diffusion

微量元素分析

表面有机/无机污染物

表面粗糙度 Surface Roughness

有机基体分析 Organic substrate

打 线 Wire Bonding

电性测试 Electrical Testing


分析

失效重现: Electrical, Optical, Environmental, Mechanical

封装级分析: X-Ray, CSAM, TDR, Thermal

封装开封: Decapsulation, De-lid


电性失效分析

失效定位: EMMI, OBIRCH, Thermal

芯片线路修改 & 显微探针检测

纳米探针检测: CAFM, AFP


物性失效分析

去层: RIE, Chemical, CMP

SEM, DB-FIB, HR-TEM

Ion Milling, Spectroscopic Ellipsometer


材料分析

表面分析: TOF-SIMS, XPS, Auger

近表面分析: D-SIMS, EDX, FTIR

基体分析: ICP-MS, XRD, XRF, TGA


静电测试

HBM/MM

Latch up

TLP



材料分析

电性失效分析

光学显微镜检测

电性 I-V 测试

封装级定位TDR/Thermal Imaging

封装化学开封/截面分析

芯片内部失效定位 EMMI/TIVA/OBIRCH

芯片去层

PVC/CAFM

p-n结化学染色

晶圆缺陷





物性失效分析


芯片线路修改

世界先进的芯片线路修改技术:

协助客户在3天内完成线路修改和电学测量,是重新流片效率的20倍

可实现多次修改及验证

可实现封装芯片的线路修改及再验证

大大降低芯片改版成本


Yxlon 3D X-Ray系统(工业CT)

应用领域分类

电子元器件、集成电路封装、线路板等内部位 移及焊接缺陷等分析

胶封零件、电缆、装具、塑料件、汽车及航空零部件内部情况分析


3D X-Ray性能参数

检测范围 460x410 mm

样品最大尺寸 800x500 mm

倾斜角度±72.5º

射线管功率64W

射线管的靶功率高达10瓦

用高功率靶材,可达到15W靶功率

Yxlon专利EXI开管

Quick Scan功能

标准检测分辨率<500纳米

几何放大倍数2000倍,最大放大倍数10000倍

进行各种二维检测和三维微焦点计算机断层扫描(μCT)

BGA和SMT(QFP)自动分析软件,空隙计算软件,通用缺陷自动识别软 件和视频记录

16~64位实时图像处理


静电测试

人体放电模式 (HBM) / 机器放电模式 (MM) /电性栓锁测试 (Latch up)

充电放电模式 (CDM)

传输线脉冲 (TLP)

100 ns模拟人体放电模式脉冲以评估器件的静电特性

可应用于模块级及芯片级

超快传输线脉冲 (Very-Fast TLP)

1 - 10 ns 模拟充电放电模式脉冲以评估器件的静电特性

可应用于模块级及芯片级


材料结构分析


材料表面分析

Surface Material

XPS

TOF-SIMS

D-SIMS

Auger

AFM

FTIR

Raman

ICP-MS

GC-MS

IC

TGA/DSC


动态二次离子质谱D-SIMS

检测灵敏度:ppb-ppm

深度分析:20um




Cameca IMS 7f Auto  The first one in the world!!


飞行时间离子质谱 TOF-SIMS


检测灵敏度: ppm

全元素周期表质谱分析;

有机质谱分析

表面1nm和深度10um



光谱椭偏仪

光谱椭偏仪的精度和速度完美结合 覆盖从深紫外到近红外的整个光谱 范围测量,适合大范围的应用,实 现快速质量控制过程的实时监控, 现场控制,均匀性的映射等等。

光谱范围:波长193~1000nm,500nm波长下,1.6nm像素解 析度,5nm带宽,测试时间2-5s。

光束直径:2mm~5mm,根据模型和配置。

光束发散角:小于0.3(无聚焦)。



3D X-Ray应用介绍

3D X-Ray应用介绍-芯片封装


3D X-Ray应用介绍-Wire Bonding

IC 整体观察

裂键观察

楔键倾斜观察

最大倍率自上到下楔形键合金属

线的观察

堆叠芯片的观察


3D X-Ray应用介绍-焊接检查

自动计算芯片贴敷孔隙率

手动和自动区域检测

通过/失败的信息提示




3D X-Ray应用介绍-元器件、PCBA及IC Package

元器件2维图像

元器件3维重构

多层板的横截面




3D X-Ray应用介绍-Chip Level


3D X-Ray应用介绍-LED


3D X-Ray应用介绍-多层PCBA检测


3D X-Ray应用介绍-连接线断裂的案例


D X-Ray应用介绍-贵重饰品


微焦点计算机断层扫描技术- µCT


微焦点计算机断层扫描技术- µCT


In-Cell TFT-LCD结构分析


TFT-LCD结构分析


TFT-LCD模组结构厚度


LTPS TFT



TEM on 标准尺寸


TEM on LTPS最小尺寸(TEM-1


TEM on LTPS最小尺寸(TEM-2


TFT Poly Si


LTPS晶粒大小和取向


CF结构


TFT-CF玻璃裂纹


COG/FOG分析

COG导电粒子交界面




FOG导电粒子元素 成分分析


半导体芯片失效分析

双束聚焦粒子束FIB

封装芯片I-V电性分析


“Short” I-V curve when probe  with reported failing pins (AF17) wrt GND/ VCC pin.


ESD失效热点分析

VID[2] (AE17) vs VDD: Bias at constant current of 10uA


ESD失效-微观结构分析


3维结构分析分析

平面TEM加截面TEM分析





Solar芯片分析

Failure Analysis

Solar Cell


FIB定位结构分析

Solar Cell




LED封装分析

LED芯片封装分析

大区域LED封装截面分析,并对其中荧光粉、键 合、芯片进行分析。


LED封装焊接凸点的截面分析,可检测微裂纹、分 层、空洞等封装失效。


LED银线TEM分析过程


银线-金pad晶粒IMC分析


银线TEM EDX 线扫


银线TEM-EDS 点分析


银线TEM and STEM 图像


污染物分析

TFT 样品污染物分析

1 分析沙状defect的成分及来源。

2 Cut at location1



TEM-EDX 分析

Cu signal is from sample grid

Ce 污染,来自于研磨液


表面有机污染物分析

TOF SIMS 适合有机污染物源的比对分析

(a) 受污染芯片表面


(b) 可疑污染源-胶带


表面有机污染物分析


光谱椭偏仪

光谱范围:波长193~1000nm,500nm波长下,1.6nm像素解 析度,5nm带宽,测试时间2-5s。

光束直径:2mm~5mm,根据模型和配置。

光束发散角:小于0.3(无聚焦)。

光源:M2000D——卤素灯/氘氘

自动角基地

入射角:44 - 90°

精度:±0.02°

重复性:<0.005°

样品架:

自动Z轴高度:

最大样品尺寸:300mm直径。

最大样品厚度:20mm

SiO2典型的重复性(2nm)/ Si

三十反复直空束测量;每个区的平均十秒的平均;

测量样品半透明及透明膜厚。











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