集成电路测试技术五_芯片失效模式及分析

内容：1.2.3.4.5.引言——失效模式影响分析芯片失效模式芯片失效分析步骤及手段芯片失效分析样品制备失效模式影响分析实例芯片失效模式及影响分析雷鑑铭华中科技大学2013年7月雷鑑铭引言•失效模式影响分析：FMEA，Failure mode effect analysis；•FMEA就是在产品设计时，通过对产品的每个组成单元各种潜在失效模式以及这些失效模式对产品的影响情况进行分析，并把每一个潜在失效模式按它其影响因子予以分类，提出有效的改进措施,以提高产品可靠性的一种设计方法。雷鑑铭引言•FMEA于1960年被首次应用到美国航空阿波罗研制项目中，并于上世纪80年代被美国军方确认为军方规范(MIL-STD -1629A)。•实施FMEA的目的就是要在产品设计过程中，发现和评价产品可能存在的潜在失效与后果,找出避免或减少这些潜在失效的措施，并将此过程通过技术文件等方式予以明确，为以后的设计提供经验与参考，从而提升产品质量,降低成本损失。雷鑑铭内容：1.2.3.4.5.引言——失效模式影响分析芯片失效模式及常见失效芯片失效分析步骤及手段芯片失效分析样品制备失效模式影响分析实例芯片失效模式•芯片失效分析（FMEA）是一组系列化的活动,它包括找出产品(过程)中潜在的失效模式，根据相应的评价体系对找出的潜在失效模式进行风险量化评估，列出失效机理，寻找改进措施等。•工程中实施FMEA技术首先要确定被分析产品的一系列可能发生的失效模式，估计这种失效模式及其出现频率的严重性，针对每种失效模式提出相应的补偿措施。雷鑑铭雷鑑铭芯片失效模式•所谓失效模式是指失效的表现形式，如开路、短路等，针对每一种失效模式深入分析其发生的根本原因及其失效机理，是开展FMEA的关键。•实际应用中由于设计人员思维方式的影响对失效模式的判断和汇总往往会忽略一些死角，并会产生意想不到的问题。•为了杜绝这种情况，可以逐个分析各组成元器件所有可能的失效模式，列出其失效概率和影响，按照失效模式加以分类，形成所有失效模式总表，这样就不会产生遗漏现象。雷鑑铭芯片失效模式•成功实施FMEA的重要因素之一是及时性，也就是说FMEA是个“事前的行为”而不是“事后的行为”。•为了达到最佳效益,FMEA必须在失效模式被纳入产品之前进行。FMEA包括设计FMEA、过程FMEA、使用FMEA、服务FMEA等四类。•集成电路较为常用的是设计FMEA (d-FMEA)。它是在设计形成之前开始,在设计开发的各阶段,当设计出现变化时及时修改,并在工艺实现之前完成相应修改工作。换言之,它在体现设计意图的同时也考虑到了工艺实现的可行性。雷鑑铭集成电路常见失效••••••••芯片破裂；管芯钝化层损伤；管芯金属化腐蚀；金属化变形；键合金丝弯曲；金丝键合焊盘凹陷；键合线损伤；键合线断裂和脱落；雷鑑铭集成电路常见的失效（续）•••••••••键合引线和焊盘腐蚀；引线框架腐蚀；引线框架的低粘附性及脱层；包封料破裂；包封材料疲劳裂缝；封装爆裂(“爆米花”)电学过载和静电放电；焊接点疲劳。。。。。。。雷鑑铭内容：1.2.3.4.5.引言——失效模式影响分析芯片失效模式及常见失效芯片失效分析步骤及手段芯片失效分析样品制备失效模式影响分析实例芯片失效分析步骤1、保存物理证据2、物理分析3、根本失效原因确定4、纠正措施及验证雷鑑铭雷鑑铭保存物理证据•在生产过程中，回流焊返工或替换有问题的元器件是可以接受的，但在失效分析中，让已暴露出来的问题清楚显现，最为重要。失效分析最禁忌的是替换或修理问题点，这样会损坏物理证据。•对失效分析样品，应温、湿度受控，并避免振动及静电等外力作用，在原因未得到确认前，应避免对失效样品进行通电。雷鑑铭物理分析1、初步电参数测试，观察失效器件哪些参数与正常器件参数不符合。2、外观及密封性检查。3、开帽镜检，开帽时，注意不要损坏管芯和引入新的失效因素，用30-60倍显微镜检查机械缺陷、内引线、芯片位置、铝条好坏等，用400-1000倍的金相显微镜观察光刻、铝引线、氧化层缺陷、芯片裂纹等，并对结果照相。雷鑑铭物理分析（续）下图为某失效芯片裂纹扫描声学显微图像物理分析（续）4、进一步测试电参数，必要时可划断铝条用探针测试管芯，检查电路的有源和无源元件性能是否正常。5、除去铝膜再对管芯进行测试，观察性能变化，并检查二氧化硅层的厚度与存在的针孔等。6、除去Si02用探针测试管芯，分析表面是否有沟道，失效是否由表面效应引起。雷鑑铭雷鑑铭根本失效原因确定•失效的原因有：设计缺陷、原材料品质不良、制程问题、运输中静电击穿或存储环境中水汽吸附、使用时的过应力等。应征对失效分析样品，确定导致失效的根本原因。工艺问题在塑封IC中占失效比例最大，问题主要集中在后工序上，如某塑封电路，由于器件塑封材料与金属框架和芯片间发生分层效应(俗称“爆米花”效应)，而拉断键合丝，从而发生开路失效。经分析，其主要原因是塑封料中的水分在高温下迅速膨胀使塑封料与其附着的其他材料间发生分离。雷鑑铭纠正措施及验证•在查明失效原因的基础上，通过分析、计算和必要的试验验证，提出纠正措施，经评审通过后付诸实施，跟踪验证纠正措施的有效性，并按技术状态控制要求或图样管理制度对设计或工艺文件进行更改。雷鑑铭芯片失效分析过程1、一般先做外观检查，看看有没有crack，burnt mark 什么的，拍照；2、非破坏性分析：主要是xray--看内部结构，csam--看有没delamination，等；3、电测：主要工具，万用表，示波器，sony tek370a，现在好象是370b了；4、破坏性分析：机械decap，化学decap。雷鑑铭芯片失效常见分析手段•SAM：Scanning Acoustic Microscope超声波探伤仪，及SAT（Scanning Acoustic Tomography) 扫描超声波显微镜•X－Ray：是芯片发生失效后首先使用的非破坏性分析手段；•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雷鑑铭芯片失效常见分析手段•EMMI微光显微镜/OBIRCH镭射光束诱发阻抗值变化测试/LC 液晶热点侦测：这三者属于常用漏电流路径分析手段，寻找发热点，LC要借助探针台，示波器。•FIB：Focused Ion Beam，聚焦离子束，利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器，用来做一些电路修改；•Probe Station 探针台/Probing Test 探针测试，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。雷鑑铭芯片失效常见分析手段•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。雷鑑铭芯片失效常见分析手段•••聚焦离子束（FIB）非破坏分析：超音波扫瞄检测、X射线检测、BGA锡球焊点检测、3D X-ray断层检测电特性检测：时域反射仪(TDR)、Keithley 参数分析仪、自动曲线追踪仪(Auto Curve Tracer)、探针台(Prober)、HP4156 参数分析仪、TLP ESD保护电路电性特性量测故障点侦测：微光显微镜(Emmi)、砷化镓铟微光显微镜(InGaAs)、激光束电阻异常侦测(OBIRCH)、液晶热点侦测(LC)、可携式微光显微镜及电子束探测(Portable EMMI)雷鑑铭1、聚焦离子束（FIB）介绍与应用•聚焦式离子束显微镜(FIB)的利用液相镓金属的离子源，照射于样品表面以取得影像或去除物质。•其功能与FESEM (场放射性扫描电子显微镜)相似，但FIB利用镓离子撞击样品表面。搭配有机气体有效的选择性蚀刻与沉积导体或非导体。•其主要应用于IC线路修正(circuit edit)、局部横切面(cross-section)、晶粒相差特性分析等。雷鑑铭•FIB电路修正•利用聚焦离子束显微镜(FIB)来作集成电路(IC)电路修正是具有最大经济效益的应用。•在不需重开光罩的前提下，FIB可节省IC设计原型(prototype) 验证的时间，增快上市时间(Time-to-market)，对于IC设计者有十分大的帮助。•FIB可在微米甚至奈米尺度上做选择性蚀刻与沉积导体或非导体，提供IC设计者直接修改线路的机会，以达成布局验证的目的，节省开发时间与修改经费。雷鑑铭FIB电路修正注意事项•在去封胶、打线或封装后必须再次测试•若同一时间内进行越多项改变，将使良率逐渐降低•经由FIB导通两条金属线并不能使电阻降低为零，施行前请了解此种电性，并预估可能改变的电阻值•建议提供GDSII电路图文件以利导引指定区块线路雷鑑铭2、FIB探针PAD查错•FIB可在IC上做信号采集点。利用FIB将要量取的信号点拉到IC表面，并利用机械式探针(Mechanical prober)或电子束探测设备(E-beam prober) 采集IC内部信号。•利用Mechanical prober量测信号时，将IC放到测试板提供测试所需之电压环境。一般IC内部信号驱动能力较弱，可能推不动导线加上示波器的负载，造成方波变成三角波、DC准位降低等问题，可利用Active Probe来改善此现象。雷鑑铭FIB探针PAD查错•电子束探测系统(E-Beam Prober)是利用极精准的聚焦电子束来取代一般的机械式探针，以VC (Voltage Contrast)的原理，将所测得的二次电子量之变化，来描绘相对电位波形。因E-Beam的波形取得方式为等时取样(Equivalent Time)与一般示波器所使用的实时取样(Real Time)不同，所以必须利用测验机台提供一组与待测讯号同步的Trigger信号来量测电位讯号。雷鑑铭3、FIB定位问题现行半导体工艺的后段金属导线工艺中，在采用化学机械研磨(CMP)后，集成电路的表面没高低起伏，因此在离子束下无法成像，将造成没有图案(pattern)可办别位置及找到工作点。另外，新一代的芯片封装采用覆晶的技术(flip-chip technology)，在FIB应用时，则必须从IC的硅基材(silicon sustrate)来进行，也面临同样的定位问题。4、新型FIB电路修正技术•在IC表面使用聚焦离子束形成导电孔及导电垫子，再利用特殊接合方式使导电垫子连接金属导线，以形成导电路径。此种连接方式应用的范围很广，最常用者分成下列三项: 1、低电阻联机: 在IC表面上联机的电阻小于100 ohm，这样小的电阻，相对于联机两端的导电孔洞的电阻是几乎不重要的，因此在估算整个联机的电阻时，以孔洞阻值为主要因子，孔洞的电阻依金属沈积材质、金属层布局图可挖开的大小及深度有关，可依客户样品的状况先推算出预估的阻质。雷鑑铭面对IC表面没有高低起伏而无法成像，FIB 必须配合IC设计布局图数据(GDSII)及自动定位系统来找到工作点。先进的FIB机型皆配备有CAD 导航迭图的软件(CAD Navigation) 可以将IC表面与IC设计者提供的线路布局图作重迭。使用此项技术即可以透视IC内部的结构，如同飞机在飞行时依循卫星导航系统一样，在没有高低起伏的IC表面经由坐标一次到位的找到目标点，可以省去大量扫瞄IC表面造成的离子轰击伤害，有效的减少IC特性漂移，提高FIB的良率。雷鑑铭新型FIB电路修正技术•••2、信号引出: 藉由金属导线将目标点信号引出进行验证测试。因为整个联机路径的电阻、电感较使用探针小而且稳定度较高，因此有不少IC设计者采用此方法替代传统的探针量测。如上图，使用N-FIB将信号引出到IC外部，IC设计者可直接用接触外部银线加以量测。3、可加入被动组件: 利用宜特N-FIB可以直接在IC表面放入多种规格的电阻、电容，IC设计者使用此种应用，在设计除错的工作上更加得心应手。雷鑑铭芯片失效常见分析手段聚焦离子束（FIB）非破坏分析：超音波扫瞄检测、X射线检测、BGA锡球焊点检测、3D X-ray断层检测电特性检测：时域反射仪(TDR)、Keithley 参数分析仪、自动曲线追踪仪(Auto Curve Tracer)、探针台(Prober)、HP4156 参数分析仪、TLP ESD保护电路电性特性量测故障点侦测：微光显微镜(Emmi)、砷化镓铟微光显微镜(InGaAs)、激光束电阻异常侦测(OBIRCH)、液晶热点侦测(LC)、可携式微光显微镜及电子束探测(Portable EMMI)雷鑑铭•1、超音波扫瞄检测•超音波显微镜(SAT)是指Scanning Acoustic Tomography的简称，而Tomography 的意思即是”断层扫瞄摄影”。又称为SAM (Scanning Acoustic Microscope)，应用于电子产品之超音波频率是指高于20KHz者，可以穿透一定厚度的固态与液态物质，以检测其结构组成之变异。目前使用之介质，通常为纯水，为最便宜与安全之物质。•超音波检测之基本原理系利用超音波信号发射源(Transducer，俗称探头)并以纯水为介质而传导到待测物体上，经由超音波的回声反射或穿透等的动作，让此信号在机台经过特定软件处理呈现影像。Transducer的选择会因为待测物之厚度与材质而有不同选择。•电子产品主要使用SAT来进行结构脱层(Delamination)或裂缝(Crack)等的检测之用雷鑑铭2、X射线检测•X光射线(以下简称X-RAY) 是利用一阴极射线管，发出高能量的电子，使其撞击到金属靶上，在撞击过程中，因电子突然减速，其损失的动能会以光子形式放出，形成X-RAY光谱的连续部分，是一具有非常短波长但高电磁辐射线，部份波长与γ射线重迭。电子产业使用之X-RAY发射源主要分为开放型(Open Tube)与封闭型(Close Tube)两类。•对于无法以外观方式检测之位置，可藉由X-RAY穿透不同密度物质后其光强度的变化，产生之对比效果可形成影像即可显示出待测物之内部结构，进而可在不破坏待测物的情况下判断内部问题所在。雷鑑铭X射线检测对于无法以外观方式检测之位置，可藉由X-RAY穿透不同密度物质后其光强度的变化，产生之对比效果可形成影像即可显示出待测物之内部结构，进而可在不破坏待测物的情况下判断内部问题所在。X-RAY于电子产品之应用说明: IC封装中的缺陷检验如﹕层剥离、爆裂、空洞以及打线的完整性检验。印刷电路板工艺中可能产生的缺陷，如﹕对齐不良或桥接以及开路。SMT焊点空洞现象检测与量测。各式连接线路中可能产生的开路，短路或不正常连接的缺陷检验。锡球数组封装及覆芯片封装中锡球的完整性检验。密度较高的塑料材质破裂或金属材质空洞检验。芯片尺寸量测，打线线弧量测，组件吃锡面积比例量测。雷鑑铭3、BGA锡球焊点检测•光学折射式BGA 焊点检查机(以下简称BGA Scope) 主要用于协助客户快速进行BGA/CSP等高阶半导体封装产品于SMT组装后之焊点质量检验，以辅助x-ray 或外观检验之盲点，提升分析质量，有效减少客户产品采用破坏性分析之数量。BGA Scope，可搭配x-ray使用或个别使用，做为非破坏性故障分析之用。•BGA Scope除可应用于BGA/CSP等封装方式，对于高密度焊脚后端爬锡，内藏式连接器(如PCMCIA connector)，Leadless IC 焊点接口等均可进行检验。•••••••雷鑑铭4、三纬X-ray断层检测•原理: 3D CT (3-Dimensional Computerize Tomography) X-ray是以非破坏性X射线透视的技术，将待测物体做360°自转，进而收集每个角度的穿透影像，之后利用计算机运算重构出待测物体之实体影像。透过软件，可针对待测物体进行断层分析，检测物体内部结构，进而达到判别缺陷的目的。三纬X-ray断层检测：应用•IC封装中的缺陷检验，如：封装内金线的完整性、芯片或黑胶的裂痕、银胶及黑胶的气泡；•印刷电路板及载板工艺中可能产生的缺陷，如：线路对齐不良，异常桥接短路或开路、电镀通孔质量检验、多层板各层线路配置分析；•各式电子产品中可能发生之异常开路、短路或不正常连接的缺陷检验；•锡球数组封装及覆晶封装中锡球的完整性检验，如：锡球变形、锡裂、锡球空冷焊、锡球短路、锡球气泡；•密度较高的塑料材质破裂或金属材质空洞检验；•各式主、被动组件检测；•各种材料结构检验雷鑑铭雷鑑铭芯片失效常见分析手段•••聚焦离子束（FIB）非破坏分析：超音波扫瞄检测、X射线检测、BGA锡球焊点检测、3D X-ray断层检测电特性检测：时域反射仪(TDR)、Keithley 参数分析仪、自动曲线追踪仪(Auto Curve Tracer)、探针台(Prober)、HP4156 参数分析仪、TLP ESD保护电路电性特性量测故障点侦测：微光显微镜(Emmi)、砷化镓铟微光显微镜(InGaAs)、激光束电阻异常侦测(OBIRCH)、液晶热点侦测(LC)、可携式微光显微镜及电子束探测(Portable EMMI)雷鑑铭1、时域反射仪(TDR)•TDR是发送高频脉冲穿过通道，然后检查反射脉冲以判断线路中存在什么问题，应用领域如下：故障分析BGA, flip chip，PCB 接线异常量测R.L.C模拟频宽表现(eye diagram) 以及S参数量测cross-talk, differential 及transmission loss，并可建立modeling 及做SPICE simulation.•雷鑑铭2、Keithley参数分析仪•操作简易量测快速的KEITHLEY 4200-SCS 半导体特性系统提供实验室级的DC组件及导体组件特性量测、电性故障分析量测(EFA, Electrical Failure Analysis)、实时曲线绘图(IV-CURVE) 、高精确性及Sub-fA 高分辨率的量测分析。KEITHLEY 4200 将大部分的功能都整合在一个系统里，包含了PC，Windows NT Operation System，Hard disk超大的数据储存空间。KEITHLEY 4200 的随点即用的Windows接口加快及简化了读取资料步骤，所以使用者可以很快分析结果，内建的强大测试工具可以让测试方法标准化以确保相同的测试结果。3、自动曲线追踪仪雷鑑铭•提供迅速简便的I/V Measure 和O/S 测试功能,为FA 电性测试分析的第一步骤•Pin Assignment File 设计,内含Pin Index/Tester Channel No./Ball No/Finger No/Pin Function/Pin Attribution对应表,便利共享测试治具的使用,O/S步骤验证,Leakage等测试群组的设定,符合各单位的需求•完整的O/S测试方法,提供AutoSet与UserDefine两种建立测试步骤的方法,提供Force I/Measure V 与Force V/Measure I两种量测的方法,提供All-to-Pin, Pin-to-All, Pin-to-Pin, All-to-Pins, Pins-to-All, Pins-to-Pins六种开关设定•弹性的Powered Leakage测试条件设定,内含Power/Precondition/Pins Groups三组表格,让全部的Leakage待测Pins可自动进行量测•每个Test Project可整合O/S, Power Leakage, Curve Tracer三项参数,在量产测试的模式可配合Handler接口自动进行测试,可外接Keithley 2400 SourceMeter (0.012%basic accuracy with 5-1/2 digital resolution)以应付骄高精准的需求雷鑑铭4、探针台(Prober)•在显微镜底下，利用探针搭接于IC内部线路，使其可以外接各类设备，以便量测或输入信号：探针分为硬针与软针。硬针以针尖1um及5um粗细为主要应用规格；软针针尖< 1um，主要应用在高频电路及FIB probing PAD当EMMI / OBIRCH / TLP / ESD / Curve tracer等在无适当治具或socket可用时，可由点针方式提供信号输入输出Wafer可搭配Probe card做各项测试有架设Laser system ,可做Laser cut5、参数分析仪HP4156•HP4156精密半导体参数分析仪是一台非常有助于描绘半导体组件特性曲线的工具，其综合以下几项优点：数字化参数扫描(Current/Voltage Sweep)可靠的检测器具备强而有力的失效分析工具雷鑑铭雷鑑铭6、TLP ESD保护电路电性特性量测•TLP为利用Transmission Line进行ESD保护组件特性量测的装置。以往ESD保护组件的性能评价方法仅能告知其结果为PASS or FAIL，因此根本无法提供保护电路电性特性，以进行更有效的设计变更。TLP装置则以PULSE方式量测ESD保护组件，达到非破坏性验证与分析，减少开发时间并降低开发成本。•••芯片失效常见分析手段聚焦离子束（FIB）非破坏分析：超音波扫瞄检测、X射线检测、BGA锡球焊点检测、3D X-ray断层检测电特性检测：时域反射仪(TDR)、Keithley 参数分析仪、自动曲线追踪仪(Auto Curve Tracer)、探针台(Prober)、HP4156 参数分析仪、TLP ESD保护电路电性特性量测故障点侦测：微光显微镜(Emmi)、砷化镓铟微光显微镜(InGaAs)、激光束电阻异常侦测(OBIRCH)、液晶热点侦测(LC)、可携式微光显微镜及电子束探测(Portable EMMI)雷鑑铭•雷鑑铭1、微光显微镜(Emmi)•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。微光显微镜其高灵敏度的侦测能力，可侦测到半导体组件中电子－电洞对再结合时所发射出来的光线，能侦测到的波长约在350nm ~ 1100nm 左右。它可以广泛的应用于侦测IC中各种组件缺陷所产生的漏电流，如：Gate oxide defects / Leakage、Latch up、ESD failure、junction Leakage 等。微光显微镜(Emmi)•侦测的到亮点之情况：会产生亮点的缺陷–结泄露; 接触孔穗; 热电子; 闩锁; 栅氧化层缺陷/F-N隧穿电流; 多晶硅丝; 衬底毁坏; 机械损伤及结雪崩等；原来就会有的亮点–饱和/ 有源双极型晶体管; 饱和MOS/动态CMOS; 正偏二极管/击穿反偏二极管等；•侦测不到亮点之情况：不会出现亮点的故障–欧姆接触短路及金属连接短路亮点被遮蔽之情况–埋层二极管及金属下泄漏点雷鑑铭雷鑑铭2、砷化镓铟微光显微镜(InGaAs)•当半导体工艺愈走愈先进时,其特征尺寸也会愈来愈小，0.5um=>0.35um=> 0.25um=>0.18um=>0.15um=>0.13um =>90nm => 65nm ,伴随着工作电压也会愈来愈低,因而导致电子电洞对结合产生EMMI 的波长愈来愈长,以现有的EMMI (CCD) 机台愈来愈难捉到defect ,而砷化镓铟微光显微镜(InGaAs)主要就是用来解决此问题。3、激光束电阻异常侦测(OBIRCH)•OBIRCH利用激光束在IC表面扫描，激光束的部分能量转化为热量。如果互联机中存在缺陷或者空洞，这些区域附近的热量传导不同于其它的完整区域，将引起局部温度变化，从而引起电阻值改变ΔR。如果对互联机施加恒定电压，则表现为电流变化关系为ΔI= (ΔR/R)I。依此关系，将热引起的电阻变化和电流变化联系起来，将电流变化的大小与所成像的像素亮度记录后，以像素的位置和电流发生变化时雷射扫描到的位置重迭成像。如此，就可以产生OBIRCH影像来定位缺陷。•OBIRCH常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析及线路漏电路径分析。利用OBIRCH方法，可以有效地对电路中缺陷定位，如线条中的空洞、通孔下的空洞，通孔底部高阻区等，也能有效的检测短路或漏电。雷鑑铭雷鑑铭激光束电阻异常侦测(OBIRCH)•OBIRCH 能分析的缺陷种类:金属短路或金属桥接栅氧化层钉洞有源区短路多晶短路或接触孔穗阱短路或源/漏短路上层通孔/接触孔/金属/多晶/有源区电阻失效任何有材质不一样或厚度不样的短路、桥接、泄露或高阻抗等的IC失效情况雷鑑铭4、液晶热点侦测(LC)•在IC表层涂布液晶，利用液晶遇热转态特性，以显微镜搭配偏光镜来观察液晶转态热点。可做漏电分析。利用漏电时产生的热，使液晶转态达到定位漏电点；若漏电流太小，可搭配thermo-chuck来控制样品温度，使微小漏电流也可使液晶转态达到定位。可侦测metal short、metal bridge 、poly short 、active area short …short fail case。可侦侧chip内耗电量较大的区域。雷鑑铭5、可携式微光显微镜及电子束探测(Portable EMMI)•测试机台(Automated Test Equipment, ATE)结合portable EMMI及E-Beam prober是提供动态故障分析(FA, Failure Analysis)之最佳组合工具。由Tester提供待测物信号再由EMMI 或是E-Beam prober来观察或是量测待测物，进而找出有问题的位置或是得到预期中应该输出信号。可携式微光显微镜及电子束探测•Portable EMMI 能够找出的缺陷(Defect)包含：Input Leakage、Static IDD test、Dynamic 漏电流（IDD）test、漏极静态电流（IDDQ）test、Function test•能够精确的找到有问题的位置，再藉由其它的服务如De-layer , SEM 找出真正Defect的原因。•E-Beam prober 就如同ㄧ台高阶的示波器，没有Loading Effect及RC Effect。而E-Beam的Bandwidth更高达8.75GHz及提供更精确的准度(+-40ps Accuracy)。雷鑑铭雷鑑铭内容：1.引言——失效模式影响分析2.芯片失效模式及常见失效3.芯片失效分析步骤及手段4.芯片失效分析样品制备5.失效模式影响分析实例芯片失效分析样品制备•••••••IC开盖（DECAP）IC层次去除聚焦式离子束(FIB)显微镜传统式剖面研磨离子束剖面研磨(CP)IC晶背研磨数字拍照雷鑑铭雷鑑铭1、IC开盖（DECAP）•机器介绍：使用Nisene的Auto Decap机台。•工作原理：使用化学的方式在Package上蚀刻一个大小及深度适中的区域让chip露出，且不伤害及改变原来之电性特性。•应用:后续可做EMMI、FIB及推拉力等分析。2、IC层次去除•机台介绍：目前使用Trion的离子蚀刻机。•工作原理：使用离子蚀刻机用干蚀刻机方式将Oxide去除，再利用化学药品湿蚀刻之方式将Metal去除。•应用：EMMI或OBIRCH分析后针对异常点做层层异常现象的检视；芯片层层电路之检视。雷鑑铭雷鑑铭3、聚焦式离子束显微镜•聚焦式离子束显微镜(FIB)的利用液相镓金属的离子源，照射于样品表面以取得影像或去除物质。此种功能与FESEM (场放射性扫描电子显微镜)相似，但FIB利用镓离子以大于电子125倍的密度撞击样品表面。搭配离子枪，以物理喷溅的方式让有机气体有效的选择性蚀刻与沉积导体或非导体。其主要应用于IC线路修正(circuit edit)、局部横切面(cross-section), 晶粒相差特性分析等。•FIB可用于分析材料的局部断面结构与材质。但对于某些需求，受限于FIB分辨率较低与对目标物溅击(破坏表面)的关系，可搭配较大倍率的电子显微镜或直接使用Dual-beam机台来观察材料截面。•若要做定点的SEM/TEM样品制备时，使用研磨的方式有一定的技术性与风险性，可利用FIB精密纵切的功能，降低人为失误。4、传统式剖面研磨•样品横截面处理是属于破坏性实验，利用传统砂纸及人工钻石砂纸作研磨及抛光的动作以达到分析样品真实的呈现，可以观察较大面积的微结构，是既快速又简单的分析方法，由其像是PCBA、PACKAGE的试片更是需要此种样品制备方式，搭配扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)观察及拍照，即可完成初步的分析结果。•样品样品制备其基本流程：1.切割：利用切割机裁切成符合研磨的尺寸。2.冷埋：于真空下完成，混合胶才可填满隙缝，以增强样品之结构，可避免在制备过程中研磨颗粒崁入其中造成误判。3.研磨：样品由以不同号数的砂纸，作粗磨及细磨的动作。4.抛光：样品置于绒布转盘上加入少许的氧化铝粉或是钻石悬浮液，呈现无刮痕之亮面。5.应用：服务业界之产品有覆晶( Flip Chip)、工艺结构、CMOS Image Sensor、PCBA等各种组件。雷鑑铭雷鑑铭5、离子束剖面研磨(CP)•样品横截面处理是属于破坏性实验，可利用：Cross-section polisher (CP)来处理样品，使用此机台制作剖面样品，首先样品必须要有前置处理，就是将样品磨小、磨薄【11mm(W) x 10mm(D) x 2mm(T)】，愈接近定位点，愈能缩短CP处理的时间，尤其在处理package故障分析的案件，更能厘清因研磨所造成的异常，例如样品制作高难度的Low-k 铜工艺、package聚合材料等，都可使用此种方式处理，所以CP可称得上是得到最佳样品质量的利器。6、IC晶背研磨•机台介绍：Hypervision的自动研磨机。•原理:利用钻石钻头将芯片背面依不同之需求研磨至特定之厚度后再进行抛光。•应用:Backside EMMI或Backside OBIRCH。Flip chip Sample之FIB应用。雷鑑铭雷鑑铭7、数字拍照•机台介绍：目前使用Leica数字拍照系统。•原理：透过显微镜上外挂的数字相机和数字拍照系统，将芯片表面之状态以数字图文件方式呈现。•应用：数字拍照之倍数由50~1500倍，可观察及记录芯片表面之异常。亦可透过高倍数拍摄及自动拍照系统，做芯片电路之分析。内容：1.引言——失效模式影响分析2.芯片失效模式及常见失效3.芯片失效分析步骤及手段4.芯片失效分析样品制备5.失效模式影响分析实例雷鑑铭雷鑑铭《失效模式效应分析（FMEA）应用实例》Q & A！雷鑑铭雷鑑铭