如何進行有效的芯片失效分析?
芯片失效分析是一種對芯片故障進行深入研究和分析的過程,其目的是找出導致故障的具體原因,并提出相應的解決方案。芯片失效可能由多種因素引起,包括材料質量問題、制造過程中的缺陷、溫度、電壓等環境因素,以及電路設計中可能存在的錯誤等。失效分析的主要目標是確定失效的根本原因,以便采取適當的措施來提高芯片的可靠性和穩定性。
如何進行芯片失效分析
在進行芯片失效分析時,可能會用到一系列的設備和方法。例如,通過光學顯微鏡(OM)可以觀察芯片的表面形貌;通過X光檢查可以了解材料的內部結構;通過反應離子刻蝕(RIE)、電子顯微鏡(EMMI)等方法可以深入研究芯片的微觀結構。此外,還可以利用電性測試(IV)等手段,對芯片進行詳細的電氣性能測試。在某些情況下,為了獲取更直觀的信息,可能需要進行剖面分析(decap)或者用X光計算斷層掃描(CT)來獲得三維信息。
芯片失效分析步驟
芯片失效分析是一項復雜的過程,涉及多個步驟和各種分析方法。以下是一般的芯片失效分析步驟:
1、外觀檢查
首先進行外觀檢查,查看是否有crack、burnt mark等現象,并拍照記錄。
2、非破壞性分析
通過X射線檢查內部結構,超聲波掃描顯微鏡(C-SAM)觀察是否存在delamination等現象。
3、電性能測試
使用IV、萬用表、示波器等工具進行電測,以確定失效模式。電測失效可分為連接性失效、電參數失效和功能失效。連接性失效包括開路、短路以及電阻值變化。
4、破壞性分析
通過機械decap、化學decap和芯片開封機等方法,進一步深入研究芯片的內部結構和失效原因。
5、驗證失效模式
確保所定義的失效模式是正確的,避免因誤解導致不必要的分析工作。
6、確認失效種類
失效種類可以分為電性和物理兩類。電性失效可能涉及參數異常、IV曲線問題或漏電流等;物理失效特征可能包括封裝損壞、腐蝕等。同時,還需了解失效產生的測試環境,如burn-in、ESD等。
7、芯片開封
為進一步的失效分析實驗做準備,去除IC封膠,確保芯片功能完整無損。
8、SEM掃描電鏡/EDX成分分析
進行材料結構分析、缺陷觀察和元素組成常規微區分析。
總結
芯片失效分析是一項復雜且精細的工作,它需要具備專業的知識和技能。通過對芯片故障進行深入的分析和解決,不僅可以提升芯片的可靠性,還能提高整個產品的性能和品質。因此,在芯片的研發和生產過程中,芯片失效分析是一個至關重要的環節。
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