芯片失效分析常用方法及解決方案-單片機IC芯片方案開發(fā)

一般來說，芯片在研發(fā)、生產(chǎn)過程中出現(xiàn)錯誤是不可避免的，就如防缺補漏一樣，哪里出了問題你不僅要解決問題，還要思考為什么會出現(xiàn)問題。隨著人們對產(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越重要，社會的發(fā)展就是一個發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程，出現(xiàn)問題不可怕，但頻繁出現(xiàn)同一類問題是非常可怕的。

本文主要探討的就是如何進行有效的芯片失效分析的解決方案以及常見的分析手段。失效分析 失效分析是一門發(fā)展中的新興學(xué)科，近年開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，通過分析和驗證，模擬重現(xiàn)失效的現(xiàn)象，找出失效的原因，挖掘出失效的機理的活動。失效分析是確定芯片失效機理的必要手段。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)計工程師不斷改進或者修復(fù)芯片的設(shè)計，使之與設(shè)計規(guī)范更加吻合提供必要的反饋信息。失效分析可以評估不同測試向量的有效性，為生產(chǎn)測試提供必要的補充，為驗證測試流程優(yōu)化提供必要的信息基礎(chǔ)。

失效分析基本概念

1.進行失效分析往往需要進行電測量并采用先進的物理、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理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機理的重復(fù)出現(xiàn)。

3.失效模式是指觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式，如開路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。

4.失效機理是指失效的物理化學(xué)過程，如疲勞、腐蝕和過應(yīng)力等。

失效分析的意義

1.失效分析是確定芯片失效機理的必要手段。

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)計工程師不斷改進或者修復(fù)芯片的設(shè)計，使之與設(shè)計規(guī)范更加吻合提供必要的反饋信息。

3.失效分析可以評估不同測試向量的有效性，為生產(chǎn)測試提供必要的補充，為驗證測試流程優(yōu)化提供必要的信息基礎(chǔ)。

失效分析主要步驟和內(nèi)容

芯片開封：去除IC封膠，同時保持芯片功能的完整無損，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驗做準備。

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、精確測量元器件尺寸等等。探針測試：以微探針快捷方便地獲取IC內(nèi)部電信號。鐳射切割：以微激光束切斷線路或芯片上層特定區(qū)域。

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

OBIRCH應(yīng)用（鐳射光束誘發(fā)阻抗值變化測試）：OBIRCH常用于芯片內(nèi)部高阻抗及低阻抗分析，線路漏電路徑分析。利用OBIRCH方法，可以有效地對電路中缺陷定位，如線條中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻區(qū)等，也能有效的檢測短路或漏電,是發(fā)光顯微技術(shù)的有力補充。LG液晶熱點偵測：利用液晶感測到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，找尋在實際分析中困擾設(shè)計人員的漏電區(qū)域（超過10mA之故障點）。定點/非定點芯片研磨：移除植于液晶驅(qū)動芯片 Pad上的金凸塊， 保持Pad完好無損，以利后續(xù)分析或rebonding。

X-Ray 無損檢測：檢測IC封裝中的各種缺陷如層剝離、爆裂、空洞以及打線的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如對齊不良或橋接，開路、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IC封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行非破壞性檢測, 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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