芯片失效分析常用方法及解決方案-單片機(jī)IC芯片方案開(kāi)發(fā)

一般來(lái)說(shuō)，芯片在研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤是不可避免的，就如防缺補(bǔ)漏一樣，哪里出了問(wèn)題你不僅要解決問(wèn)題，還要思考為什么會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。隨著人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性要求的不斷提高，失效分析工作也顯得越來(lái)越重要，社會(huì)的發(fā)展就是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的過(guò)程，出現(xiàn)問(wèn)題不可怕，但頻繁出現(xiàn)同一類(lèi)問(wèn)題是非常可怕的。

本文主要探討的就是如何進(jìn)行有效的芯片失效分析的解決方案以及常見(jiàn)的分析手段。失效分析 失效分析是一門(mén)發(fā)展中的新興學(xué)科，近年開(kāi)始從軍工向普通企業(yè)普及。它一般根據(jù)失效模式和現(xiàn)象，通過(guò)分析和驗(yàn)證，模擬重現(xiàn)失效的現(xiàn)象，找出失效的原因，挖掘出失效的機(jī)理的活動(dòng)。失效分析是確定芯片失效機(jī)理的必要手段。失效分析為有效的故障診斷提供了必要的信息。失效分析為設(shè)計(jì)工程師不斷改進(jìn)或者修復(fù)芯片的設(shè)計(jì)，使之與設(shè)計(jì)規(guī)范更加吻合提供必要的反饋信息。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)。

失效分析基本概念

1.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。

2.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)。

3.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。

4.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。

失效分析的意義

1.失效分析是確定芯片失效機(jī)理的必要手段。

2.失效分析為有效的故障診斷提供了必要的信息。3.失效分析為設(shè)計(jì)工程師不斷改進(jìn)或者修復(fù)芯片的設(shè)計(jì)，使之與設(shè)計(jì)規(guī)范更加吻合提供必要的反饋信息。

3.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)。

失效分析主要步驟和內(nèi)容

芯片開(kāi)封：去除IC封膠，同時(shí)保持芯片功能的完整無(wú)損，保持 die，bond pads，bond wires乃至lead-frame不受損傷，為下一步芯片失效分析實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

SEM 掃描電鏡/EDX成分分析：包括材料結(jié)構(gòu)分析/缺陷觀察、元素組成常規(guī)微區(qū)分析、精確測(cè)量元器件尺寸等等。探針測(cè)試：以微探針快捷方便地獲取IC內(nèi)部電信號(hào)。鐳射切割：以微激光束切斷線(xiàn)路或芯片上層特定區(qū)域。

EMMI偵測(cè)：EMMI微光顯微鏡是一種效率極高的失效分錯(cuò)析工具，提供高靈敏度非破壞性的故障定位方式，可偵測(cè)和定位非常微弱的發(fā)光（可見(jiàn)光及近紅外光），由此捕捉各種元件缺陷或異常所產(chǎn)生的漏電流可見(jiàn)光。

OBIRCH應(yīng)用（鐳射光束誘發(fā)阻抗值變化測(cè)試）：OBIRCH常用于芯片內(nèi)部高阻抗及低阻抗分析，線(xiàn)路漏電路徑分析。利用OBIRCH方法，可以有效地對(duì)電路中缺陷定位，如線(xiàn)條中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻區(qū)等，也能有效的檢測(cè)短路或漏電,是發(fā)光顯微技術(shù)的有力補(bǔ)充。LG液晶熱點(diǎn)偵測(cè)：利用液晶感測(cè)到IC漏電處分子排列重組，在顯微鏡下呈現(xiàn)出不同于其它區(qū)域的斑狀影像，找尋在實(shí)際分析中困擾設(shè)計(jì)人員的漏電區(qū)域（超過(guò)10mA之故障點(diǎn)）。定點(diǎn)/非定點(diǎn)芯片研磨：移除植于液晶驅(qū)動(dòng)芯片 Pad上的金凸塊， 保持Pad完好無(wú)損，以利后續(xù)分析或rebonding。

X-Ray 無(wú)損檢測(cè)：檢測(cè)IC封裝中的各種缺陷如層剝離、爆裂、空洞以及打線(xiàn)的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如對(duì)齊不良或橋接，開(kāi)路、短路或不正常連接的缺陷，封裝中的錫球完整性。

SAM (SAT)超聲波探傷：可對(duì)IC封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行非破壞性檢測(cè), 有效檢出因水氣或熱能所造成的各種破壞如：o晶元面脫層，o錫球、晶元或填膠中的裂縫，o封裝材料內(nèi)部的氣孔，o各種孔洞如晶元接合面、錫球、填膠等處的孔洞。

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