技術(shù)分享:集成電路失效分析步驟說(shuō)明

日期:2021-09-09 15:36:36 瀏覽量:1791 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(guò)程中的問(wèn)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?lè)治觥?/p>

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)。

技術(shù)分享:集成電路失效分析步驟說(shuō)明

一、無(wú)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(wèn)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(wú)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(wèn)題,定位精度可以達(dá)到0.1um以下,同時(shí)剖面過(guò)程過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)程中做好總結(jié),這樣才能不斷提升自己的專業(yè)水平。

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