集成電路的失效分析步驟包括哪些？

失效分析可以評(píng)估不同測(cè)試向量的有效性，為生產(chǎn)測(cè)試提供必要的補(bǔ)充，為驗(yàn)證測(cè)試流程優(yōu)化提供必要的信息基礎(chǔ)。進(jìn)行失效分析往往需要進(jìn)行電測(cè)量并采用先進(jìn)的物理、冶金及化學(xué)的分析手段。失效分析的目的是確定失效模式和失效機(jī)理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機(jī)理的重復(fù)出現(xiàn)。失效模式是指觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式，如開(kāi)路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。失效機(jī)理是指失效的物理化學(xué)過(guò)程，如疲勞、腐蝕和過(guò)應(yīng)力等。下面主要對(duì)集成電路的失效分析步驟進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，供大家參考。

集成電路失效分析步驟：

1. 開(kāi)封前檢查，外觀檢查，X光檢查，掃描聲學(xué)顯微鏡檢查。

2. 開(kāi)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)。

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(kāi)裂，芯片引腳是否接觸良好。X射線(xiàn)檢查是利用X射線(xiàn)的透視性能對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行X射線(xiàn)照射，樣品缺陷部份會(huì)吸收X射線(xiàn)，導(dǎo)致X射線(xiàn)照射成像出現(xiàn)異常。X射線(xiàn)主要檢查集成電路引線(xiàn)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(kāi)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(xiàn)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ǎ心C(jī)研磨集成電路表面的樹(shù)脂直到芯片。優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)封過(guò)種不損壞內(nèi)部電路和引線(xiàn)，開(kāi)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(xiàn)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(xiàn)。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(ài)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(mǎn)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)。

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