芯片失效分析的主要步驟

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(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 無損偵測：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。

關(guān)于芯片失效的難題

對于失效分析，應(yīng)用工程師覺得這是最棘手的問題之一。因為芯片失效問題通常是在量產(chǎn)階段，甚至是出貨后才開始被真正意識到，此時可能僅有零零散散的幾個失效樣品，但這樣的比例足以讓品質(zhì)部追著研發(fā)工程師進行一個詳盡的原因分析。

對于研發(fā)工程師，在排查完外圍電路、生產(chǎn)工藝制程可能造成的損傷后，更多的還需要原廠給予支持進行剖片分析。

但是由于缺乏專業(yè)的分析設(shè)備，芯片內(nèi)部設(shè)計的保密性不可能讓工程師了解得太多，因此對于原廠給予出來的分析報告，工程師很多時候其實處于“被動接受”的處境。

雖然無法了解芯片內(nèi)部的設(shè)計，但其實我們可以了解芯片廠商相關(guān)失效分析手法，至少在提供給你的報告上，該有的失效分析是否是嚴(yán)瑾，數(shù)據(jù)是否可靠，你可以做出一定的判斷——

01 電子顯微鏡查看表面異常

失效的芯片樣品到了芯片廠商手里后，首先要做的必然是用高放大倍數(shù)的電子顯微鏡查看芯片表面在物理層面上是否有異常問題，如裂痕、連錫、霉變等異?，F(xiàn)象。

02 X-Ray查看芯片封裝異常

X射線在穿越不同密度物質(zhì)后光強度會產(chǎn)生變化，在無需破壞待測物的情況下利用其產(chǎn)生的對比效果形成的影像可以顯示出待測物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。IC封裝中如層剝離、爆裂、空洞、打線等問題都可以用XRay進行完整性檢驗。

03 CSAM掃描聲學(xué)顯微鏡

掃描聲學(xué)顯微鏡利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)生的振幅及相位與極性變化來成像，典型的SAM圖像以紅色的警示色表示缺陷所在。

SAM和XRay是一種相互補充的手法，X-Ray對于分層的空氣不敏感，所得出的圖像是樣品厚度的一個合成體，而SAM可以分層展現(xiàn)樣品內(nèi)部一層層的圖像，因此對于焊接層、填充層、涂覆層等的完整性檢測是SAM的優(yōu)勢。

04 激光誘導(dǎo)定位漏電結(jié)

給IC加上電壓，使其內(nèi)部有微小電流流過，在檢測微電流是否產(chǎn)生變化的同時在芯片表面用激光進行掃描。由于激光束在芯片中部分轉(zhuǎn)化為熱能，因此如果芯片內(nèi)部存在漏電結(jié)，缺陷處溫度將無法正常傳導(dǎo)散開，導(dǎo)致缺陷處溫度累計升高，并進一步引起缺陷處電阻及電流的變化。

通過變化區(qū)域與激光束掃描位置的對應(yīng)，即可定位出缺陷位置。該技術(shù)是早年日本NEC發(fā)明并申請的專利技術(shù)，叫OBIRCH（加電壓檢測電流變化），與該分析手法相似的有TIVA（加電流檢測電壓變化）、VBA（加電壓檢測電壓變化），這三種分析手法本質(zhì)相同，只是為了規(guī)避專利侵權(quán)而做的不同檢測方式而已（TIVA為美國技術(shù)專利，VBA為新加坡技術(shù)專利）。

當(dāng)然，在進行X-Ray、CASM、OBIRCH之前，可以對每個管腳進行逐漸加電壓并偵測電流曲線是否異常，由此先大概確認(rèn)是否該管腳有失效的可能性。

如下圖所示，藍色線條為參考電流，所提供的幾個樣品RFVDD管腳電流均有異常。在確認(rèn)該異常之后，后續(xù)使用X-Ray等儀器時可以更快速地鎖定缺陷點所在的區(qū)域。

在使用X-Ray等手法定位缺陷區(qū)域后，最終采用機械剖片、腐蝕液剖片的方法，利用顯微鏡進行最后一輪的圖像物理確認(rèn)。

X-Ray 用于失效分析(PCB探傷、分析)

X-Ray 真?zhèn)舞b別----空包彈(圖中可見，未有晶粒)

“徒有其表”

下面這個才是貨真價實的

參考文獻，見詳細(xì)文件

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