芯片失效分析，你可以怎么辦

對于應用工程師，芯片失效分析是最棘手的問題之一。之所以棘手，很無奈的一點便是：芯片失效問題通常是在量產階段，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。不管芯片是否確實有設計問題，但出于避免責任糾紛，最終原廠回復給你的報告中很可能都是把問題指向了“EOS”損傷，進而需要你排查自己的電路設計、生產靜電防控。由于缺乏專業(yè)的分析設備，芯片內部設計的保密性不可能讓應用工程師了解太多，因此對于原廠給予的分析報告，應用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部的設計，但其實我們可以了解芯片廠商相關失效分析手法，至少在提供給你的報告上，該有的失效分析是否是嚴瑾，數(shù)據(jù)是否可靠，你可以做出一定的判斷——

手法一：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。

手法二：XRay 查看芯片封裝異常

X 射線在穿越不同密度物質后光強度會產生變化，在無需破壞待測物的情況下利用其產生的對比效果形成的影像可以顯示出待測物的內部結構。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。

手法三：CSAM掃描聲學顯微鏡

掃描聲學顯微鏡利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產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。

手法四：激光誘導定位漏電結

給 IC 加上電壓，使其內部有微小電流流過，在檢測微電流是否產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化為熱能，因此如果芯片內部存在漏電結，缺陷處溫度將無法正常傳導散開，導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，即可定位出缺陷位置。該技術是早年日本 NEC 發(fā)明并申請的專利技術，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相同，只是為了規(guī)避專利侵權而做的不同檢測方式而已（TIVA 為美國技術專利，VBA 為新加坡技術專利）。

當然，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，由此先大概確認是否該管腳有失效的可能性。提供的幾個樣品 RFVDD 管腳電流均有異常。在確認該異常之后，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。

審核編輯黃昊宇