芯片失效分析方法步骤

芯片失效分析检测方法汇总
失效分析赵工
　　C-SAM（超声波扫描显微镜)，无损检测:sonix
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－Ray无损检测:德国依科视朗
服务介绍：X-Ray是利用阴极射线管产生高能量电子与金属靶撞击，在撞击过程中，因电子突然减速，其损失的动能会以X-Ray形式放出。而对于样品无法以外观方式观测的位置，利用X-Ray穿透不同密度物质后其光强度的变化，产生的对比效果可形成影像，即可显示出待测物的内部结构，进而可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。

服务范围：产品研发，样品试制，失效分析，过程监控和大批量产品观测

服务内容：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
    显微镜分析OM 无损检测:蔡司
金相显微镜OM
服务介绍：可用来进行器件外观及失效部位的表面形状，尺寸，结构，缺陷等观察。金相显微镜系统是将传统的光学显微镜与计算机（数码相机）通过光电转换有机的结合在一起，不仅可以在目镜上作显微观察，还能在计算机（数码相机）显示屏幕上观察实时动态图像，电脑型金相显微镜并能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。

服务范围：可供研究单位、冶金、机械制造工厂以及高等工业院校进行金
属学与热处理、金属物理学、炼钢与铸造过程等金相试验研究之用
服务内容：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

体视显微镜OM 无损检测:蔡司
服务介绍：体视显微镜，亦称实体显微镜或解剖镜。是一种具有正像立体感的目视仪器，从不同角度观察物体，使双眼引起立体感觉的双目显微镜。对观察体无需加工制作，直接放入镜头下配合照明即可观察，成像是直立的，便于操作和解剖。视场直径大，但观察物要求放
大倍率在200倍以下。

服务范围：电子精密部件装配检修，纺织业的品质控制、文物、邮票的
辅助鉴别及各种物质表面观察

服务内容：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 advanced smart-1
服务介绍：验证及量测半导体电子组件的电性、参数及特性。比如电压-电流。集成电路失效分析流程中，I/V Curve的量测往往是非破坏分析的第二步（外观检查排在第一步），可见Curve量测的重要性。

服务范围：封装测试厂，SMT领域等
服务内容：1.Open/Short Test
          2.I/V Curve Analysis
          3.Idd Measuring
          4.Powered Leakage（漏电）Test

SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪
（材料结构分析/缺陷观察，元素组成常规微区分析，精确测量元器件尺寸）
扫描电镜（SEM）
服务介绍：SEM/EDX（形貌观测、成分分析）扫描电镜（SEM）可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。EDX是借助于分析试样发出的元素特征X射线波长和强度实现的，根据不同元素特征X射线波长的不同来测定试样所含的元素。通过对比不同元素谱线的强度可以测定试样中元素的含量。通常EDX结合电子显微镜（SEM）使用，可以对样品进行微区成分分析。

服务范围：军工，航天，半导体，先进材料等

服务内容：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

EMMI微光显微镜 ADVANCED P-100
常用漏电流路径分析手段,寻找发热点，
微光显微镜（Emission Microscope, EMMI）
服务介绍：对于故障分析而言，微光显微镜（Emission Microscope, EMMI）是一种相当有用且效率极高的分析工具。主要侦测IC内部所放出光子。在IC元件中，EHP（Electron Hole Pairs）Recombination会放出光子（Photon）。如在P-N结加偏压，此时N阱的电子很容易扩散到P阱，而P的空穴也容易扩散至N，然后与P端的空穴（或N端的电子）做EHP Recombination。

服务范围：故障点定位、寻找近红外波段发光点
服务内容：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

Probe Station 探针台测试 advanced pw-800
服务介绍：探针台主要应用于半导体行业、光电行业。针对集成电路以及封装的测试。广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。

服务范围：8寸以内Wafer，IC测试，IC设计等

FIB 线路修改，FEI Scios 2 DualBeam
切线连线，切点观测，TEM制样，精密厚度测量等
聚焦离子束，Focused Ion beam
服务介绍：FIB（聚焦离子束，Focused Ion beam）是将液态金属离子源产生的离子束经过离子枪加速，聚焦后照射于样品表面产生二次电子信号取得电子像，此功能与SEM（扫描电子显微镜）相似，或用强电流离子束对表面原子进行剥离，以完成微、纳米级表面形貌加工。
服务范围：工业和理论材料研究，半导体，数据存储，自然资源等领域
服务内容：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
　　ESD/Latch-up静电放电/闩锁效用测试（有些客户是在芯片流入客户端之前就进行这两项可靠度测试，有些客户是失效发生后才想到要筛取良片送验）这些已经提到了多数常用手段。失效分析前还有一些必要的样品处理过程。
取die 用酸法去掉塑封体，漏出die
decap（开封，开帽）advanced pst-2000
芯片开封机DECAP主要用于芯片开封验证SAM，XRAY的结果。
服务介绍：Decap即开封，也称开盖，开帽，指给完整封装的IC做局部腐蚀，使得IC可以暴露出来，同时保持芯片功能的完整无损，保持 die，bond pads，bond wires乃至lead-frame不受损伤，为下一步芯片失效分析实验做准备，方便观察或做其他测试（如FIB，EMMI）， Decap后功能正常。

服务范围：芯片开封，环氧树脂去除，IGBT硅胶去除，样品剪薄
服务内容：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

化学开封Acid Decap
服务介绍：Acid Decap，又叫化学开封，是用化学的方法，即浓硫酸及发烟硝酸将塑封料去除的设备。通过用酸腐蚀芯片表面覆盖的塑料能够暴露出任何一种塑料IC封装内的芯片。去除塑料的过程又快又安全，并且产生干净无腐蚀的芯片表面。
服务范围：常规塑封器件的开帽分析包括铜线开封
服务内容：1.芯片开封（正面/背面）
2. IC蚀刻，塑封体去除
    切割制样：
服务介绍：可以预置程序定位切割不同尺寸的各种材料，可以高速自动切割材料，提高样品生产量。其微处理系统可以根据材料的材质、厚度等调整步进电动机的切割距离、力度、样品输入比率和自动进刀比率。服务范围：各种材料，各种厚度式样切割

服务内容：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
研磨RIE
服务介绍：RIE是干蚀刻的一种，这种蚀刻的原理是，当在平板电极之间施加10～100MHZ的高频电压（RF，radio frequency）时会产生数百微米厚的离子层（ion sheath），在其中放入试样，离子高速撞击试样而完成化学反应蚀刻，此即为RIE（Reactive Ion Etching）。

服务范围：半导体，材料化学等

服务内容：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、钨钛以及钨器件表面图形的刻蚀
自动研磨机
服务介绍：适用于高精微（光镜，SEM，TEM，AFM，ETC）样品的半自动准备加工研磨抛光，模块化制备研磨，平行抛光，精确角抛光，定址抛光或几种方式结合抛光。

服务范围：主要应用于半导体元器件失效分析，IC反向

服务内容：1.断面精细研磨及抛光
          2.芯片工艺分析
          3.失效点的查找
服务介绍：可以预置程序定位切割不同尺寸的各种材料，可以高速自动切割材料，提高样品生产量。其微处理系统可以根据材料的材质、厚度等调整步进电动机的切割距离、力度、样品输入比率和自动进刀比率。

服务范围：各种材料，各种厚度式样切割

服务内容：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

去金球 De-gold bump,去层,染色等，有些也需要相应的仪器机台，SEM可以查看die表面，SAM以及X－Ray观察封装内部情况以及分层失效。
除了常用手段之外还有其他一些失效分析手段，原子力显微镜AFM ,二次离子质谱 SIMS,飞行时间质谱TOF － SIMS ,透射电镜TEM , 场发射电镜,场发射扫描俄歇探针, X 光电子能谱XPS ,L-I-V测试系统，能量损失 X 光微区分析系统等很多手段，不过这些项目不是很常用。

芯片失效分析步骤:
    1、非破坏性分析：主要是超声波扫描显微镜（C-SAM）--看有没delamination，xray--看内部结构，等等；
2 、电测：主要工具，万用表，示波器，sony tek370a
    3 、破坏性分析：机械decap，化学 decap芯片开封机
半导体器件芯片失效分析芯片內部分析，孔洞气泡失效分析

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