技術(shù)分享:集成電路失效分析步驟說明
日期：2021-09-09 15:36:36 瀏覽量：1726 標(biāo)簽: 失效分析
集成電路失效分析在提高集成電路的可靠性方面有著至關(guān)重要的作用，對(duì)集成電路進(jìn)行失效分析可以促進(jìn)企業(yè)糾正設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)過程中的問題，實(shí)施控制和改進(jìn)措施，防止和減少同樣的失效模式和失效機(jī)理重復(fù)出現(xiàn)，預(yù)防同類失效現(xiàn)象再次發(fā)生。本文主要講述集成電路失效分析的技術(shù)和步驟。
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(xué)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(shù)、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(shù)。
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一、無損失效分析技術(shù)
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。X射線檢查是利用X射線的透視性能對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行X射線照射，樣品缺陷部份會(huì)吸收X射線，導(dǎo)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(jié)構(gòu)選擇合適的波長(zhǎng)，這樣能得到合適的分辨率。
2.掃描聲學(xué)顯微鏡，是利用超聲波探測(cè)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(shí)水氣或者高溫對(duì)器件的損壞，這種損壞常為裂縫或者脫層。
二、有損失效分析技術(shù)
1. 打開封裝，一般有三種方法。全剝離法，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(jìn)行電動(dòng)態(tài)分析 。方法二局總?cè)コ?，三研磨機(jī)研磨集成電路表面的樹脂直到芯片。優(yōu)點(diǎn)是開封過種不損壞內(nèi)部電路和引線，開封后可以進(jìn)行電動(dòng)態(tài)分析。方法三是自自動(dòng)法用硫酸噴射達(dá)到局部去除的效果。
2.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(gè)重要而困難的項(xiàng)目，缺陷定位后才能發(fā)現(xiàn)失效機(jī)理及缺陷特征。
a.Emission顯微鏡技術(shù)，具有非破壞性和快速精準(zhǔn)的特性。它使用光電子探測(cè)器來檢測(cè)產(chǎn)生光電效應(yīng)的區(qū)域。由于在硅片上產(chǎn)生缺陷的部位，通常會(huì)發(fā)生不斷增長(zhǎng)的電子--空穴再結(jié)全而產(chǎn)生強(qiáng)烈的光子輻射。
b. OBIRCH技術(shù)是利用激光束感應(yīng)材料電阻率變化的測(cè)試技術(shù)。對(duì)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(cè)試金屬布線內(nèi)部的那些可靠性隱患。
C.液晶熱點(diǎn)檢測(cè)一般由偏振顯微鏡，可調(diào)節(jié)溫度的樣品臺(tái)，以及控制電路構(gòu)成。在由晶體各向異性變?yōu)榫w各向同性時(shí)，所需要的臨界溫度能量很小，以此來提高靈敏度。同時(shí)相變溫度應(yīng)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(yīng)的靈敏度。
3.電性能分析(探針臺(tái))
根據(jù)飾電路的版圖和原理圖，結(jié)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(shù)，來定位缺陷器件。微探針檢測(cè)技術(shù)，微探針的作用是測(cè)量?jī)?nèi)部器件上的電參數(shù)值，如工作點(diǎn)電壓、電流、伏安特性曲線。微探針技術(shù)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。
三、物理分析
1.聚焦離子束(FIB)，由離子源，離子束聚焦和樣品臺(tái)組成。利用電鏡將離子聚焦成微波尺寸的切割器。聚焦離子束的細(xì)微精準(zhǔn)切割，結(jié)合掃描電鏡的高分辨率成像，可以很好地解決剖面問題，定位精度可以達(dá)到0.1um以下，同時(shí)剖面過程過集成電路愛到的應(yīng)力很小，完整地保存集成電路。
2. 掃描電子顯微鏡(SEM)，利用聚焦離子束轟擊器件面表，面產(chǎn)生許多電子信號(hào)，將這些電子信號(hào)放大作為調(diào)制信號(hào)，連接顯示器，可得到器件表面圖像。
透射電子顯微鏡(TEM)，分辨率可以達(dá)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(duì)檢測(cè)工具的解析要求。
3. VC定位技術(shù)基于SEM或FIB的一次電子束或離子束，在樣品表面進(jìn)行掃描。硅片表面不現(xiàn)部位有不同電勢(shì)，表現(xiàn)出來不同的明亮對(duì)比，找出導(dǎo)常亮的點(diǎn)從而定位失效點(diǎn)。
總結(jié)，相信通過閱讀上面集成電路失效分析技術(shù)和步驟的內(nèi)容，大家對(duì)失效分析有了初步的了解，更深刻地了解各種技術(shù)的應(yīng)用還需要在實(shí)際的分析工作當(dāng)中積累經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)也希望大家在學(xué)習(xí)過程中做好總結(jié)，這樣才能不斷提升自己的專業(yè)水平。
