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芯片失效分

1、失效分析是要找出失效原因,采取有效措施,使同类失效事故不再重复发生,可避免极大的经济损失。

2、促进科学技术的发展。

3、促进产品质量和安全可靠性提升。

4、失效分析为制定或修改技术标准提供依据。

5、失效分析也是仲裁失效事故、开展技术保险业务及对外贸易中索赔的重要依据。

 

 

Laser Decap(开封/开盖/开帽)

1、IC开封(正面/背面) QFP, QFN, SOT,TO, DIP,BGA,COB等

2、样品减薄(陶瓷,金属除外)

3、激光打标

 

 

 

 

 

 

Acid Decap(化学开封)

1、芯片开封(正面/背面)

2、IC蚀刻,塑封体去除

 

 

 

失效分析方法

1、材料内部的晶格结构、杂质颗粒、夹杂物、沉淀物

2、内部裂纹

3、分层缺陷

4、空洞、气泡、空隙等

 

 

X射线分析

1、观测DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封装的半导体、电阻、电容等电子元器件以及小型PCB印刷电路板

2、观测器件内部芯片大小、数量、叠die、绑线情况

3、观测芯片crack、点胶不均、断线、搭线、内部气泡等封装缺陷,以及焊锡球冷焊、虚焊等焊接缺陷

 

 

 

 

 

 

 

 

形貌观测、成分分析

1、材料表面形貌分析,微区形貌观察

2、材料形状、大小、表面、断面、粒径分布分析

3、薄膜样品表面形貌观察、薄膜粗糙度及膜厚分析

4、纳米尺寸量测及标示

5、微区成分定性及定量分析

 

 

 

 

RIE(干蚀刻)分析

1、用于对使用氟基化学的材料进行各向同性和各向异性蚀刻,其中包括碳、环氧树脂、石墨、铟、钼、氮氧化物、光阻剂、聚酰亚胺、石英、硅、氧化物、氮化物、钽、氮化钽、氮化钛、钨钛以及钨。

2、器件表面图形的刻蚀   

 

 

 

 

 

 

FIB(聚焦离子束显微镜

1、芯片电路修改和布局验证

2、Cross-Section截面分析

3、Probing Pad

4、定点切割

  

 

 

 

Probe Station(探针台)

1、微小连接点信号引出

2、失效分析失效确认

3、FIB电路修改后电学特性确认

4、晶圆可靠性验证

 

 

 

 

EMMI(微光显微镜)

1、P-N接面漏电;P-N接面崩溃

2、饱和区晶体管的热电子

3、氧化层漏电流产生的光子激发

4、Latch up、Gate Oxide Defect、Junction Leakage、

Hot Carriers Effect、ESD等问题

 

研磨(自动研磨)

1、断面精细研磨及抛光

2、芯片工艺分析

3、失效点的查找

 

制样(切割制样)

1、通过样品冷埋注塑获得样品的标准切面

2、小型样品的精密切割

 

 

OM(金相显微镜)

1、样品外观、形貌检测

2、制备样片的金相显微分析

3、各种缺陷的查找

 

OM(体式显微镜)

 

1、样品外观、形貌检测

2、制备样片的观察分析

3、封装开帽后的检查分析

4、晶体管点焊、检查

                              I/V Curve(IV曲线量测)

检查内容:

1、Open/Short Test

2、I/V Curve Analysis

3、Idd Measuring

4、Powered Leakage(漏电)Test

高低温测试

检查内容:

1、高温储存

2、低温储存

3、温湿度储存

 

 

失效分析解决方案:

1、 失效背景调查:产品失效现象?失效环境?失效阶段(设计调试、中试、早期失效、中期失效等等)?失效比例?失效历史数据?

2、 非破坏分析:X射线透视检查、超声扫描检查、电性能测试、形貌检查等

3、 破坏性分析:开封检查、剖面分析、探针测试、聚焦离子束分析、热性能测试、成分测试、机械性能测试等。

4、 分析报告

失效分析案例:

 

 

1、案例背景:LED加电不亮,手轻压可正常发光。

2、分析方法:

1)X射线透视可明显发现NG样品上的两根连接在LED内部大晶片上的绑定线在绑定点端头部分有明显断裂,内部连接负极的一端绑定良好。OK样品则未见任何异常。

OM照片

X-ray照片

2)用化学方法腐蚀掉LED灯表面封装胶体,电子显微镜观察其内部结构,可明显看到芯片内部连接正极的两条金线在端头部分存在明显的机械应力断裂,断口有颈缩及金属机械拉尖现象。断裂位置均在绑定颈部位置,绑定点位置绑定良好。剖面观察未见LED半球形的封胶体有明显的裂纹或气孔等封装缺陷。

失效分析案例:

3) 从LED开封后的内部结构来看,该样品不同于常见LED的封装,晶片上的正极绑定点为带尾翼的第二绑定点(一般第二绑定点是晶片封装中强度薄弱的点,易发生断裂等异常),而框架负极上的绑定点反而为球型的第一绑定点。发生机械断裂的正是带尾翼的第二绑定点位置,该位置立体空间上高于负极的第一绑定点,更易受到外部机械应力的影响。

SEM照片

3、结论:导致失效样品LED加电不亮,手轻压可正常发光(开路)的原因:NG样品受到外部机械应力影响内部晶片上的第二绑定点发生机械应力断裂。

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