芯片質(zhì)量缺陷損失重大，如何早發(fā)現(xiàn)早解決？

IC，即集成電路，是現(xiàn)代電子科技的基石，作為一種微型電子器件或部件，它扮演著大多數(shù)電路的核心與智慧中樞的角色。幾乎在每一塊電路板上，你都能發(fā)現(xiàn)它的身影，其質(zhì)量之重要性不言而喻，堪稱至關(guān)重要。

今天以IC失效為例，通過X-ray檢查、失效現(xiàn)象確認(rèn)、超聲掃描、開封觀察、定位分析、SEM形貌觀察、FIB切割分析等分析測(cè)試手段查詢其失效原因，并最終分析總結(jié)提出改善建議。

測(cè)試分析

1 外觀檢查+無損檢測(cè)

某型號(hào)IC出現(xiàn)失效，經(jīng)定位為HOST IC的 PIN38對(duì)GND短路。

外觀檢查：NG件表面絲印清晰，未發(fā)現(xiàn)明顯的破損、燒毀等明顯異常。

無損檢測(cè)：NG件內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)部鍵合區(qū)域未發(fā)現(xiàn)燒毀及搭接現(xiàn)象。

2 失效現(xiàn)象確認(rèn)

測(cè)試結(jié)果顯示：OK1的pin38對(duì)pin60（VSS）有漏電現(xiàn)象，其它引腳間也存在漏電現(xiàn)象。

3 超聲掃描

掃描結(jié)果顯示：聚焦到晶圓芯片表面，未發(fā)現(xiàn)NG1晶圓表面存在明顯分層；聚焦到芯片框架，發(fā)現(xiàn)框架部位存在分層，但分層位置不在芯片鍵合區(qū)，不會(huì)導(dǎo)致芯片漏電失效。

4 開封觀察

開封結(jié)果顯示：NG1中間區(qū)域有疑似燒毀現(xiàn)象，其他區(qū)域未發(fā)現(xiàn)明顯燒毀。

5 定位分析

定位結(jié)果顯示：NG1通過定位發(fā)現(xiàn)有明顯的漏電點(diǎn)，漏電點(diǎn)的位置與開封觀察發(fā)現(xiàn)的疑似燒毀位置一致，而芯片其他區(qū)域未發(fā)現(xiàn)明顯的漏電點(diǎn)。

6 SEM形貌觀察

觀察結(jié)果顯示：NG1定位顯示的漏電區(qū)域有明顯的燒毀現(xiàn)象，燒毀旁邊也發(fā)現(xiàn)有明顯的裂紋。

7 FIB切割分析

對(duì)失效芯片燒毀位置進(jìn)行FIB切割，觀察其燒毀區(qū)域的形貌。

經(jīng)過多次切割后觀察發(fā)現(xiàn)：

（1）第一次切割觀察時(shí)，芯片內(nèi)部發(fā)現(xiàn)存在空洞及裂紋，空洞周邊形狀規(guī)則，未發(fā)現(xiàn)燒毀的跡象，說明空洞是本身存在的；

（2）第二次切割觀察時(shí)，第一次發(fā)現(xiàn)的空洞在減小，且在上下兩層間發(fā)現(xiàn)有金屬，上下兩層間有金屬也應(yīng)屬于芯片本身缺陷；

（3）第三次、第四次切割時(shí)，單層線路周邊內(nèi)部出現(xiàn)了燒毀，且內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有多處空洞。

結(jié)論

分析：

（1）失效IC表面無明顯的燒毀、裂紋等跡象，X-ray檢查也未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、鍵合有明顯燒毀的現(xiàn)象，因此可排除IC因大電流導(dǎo)致的燒毀；

（2）通過引腳間的半導(dǎo)體特性測(cè)試，確認(rèn)pin38對(duì)pin60（VSS）有漏電現(xiàn)象，其他引腳也發(fā)現(xiàn)有漏電現(xiàn)象。超聲掃描發(fā)現(xiàn)失效IC框架有分層現(xiàn)象，但不在鍵合區(qū)，不會(huì)導(dǎo)致芯片失效；

（3）開封觀察發(fā)現(xiàn)有疑似燒毀的現(xiàn)象，通過定位分析及SEM觀察，確認(rèn)其失效IC內(nèi)部存在燒毀現(xiàn)象；

（4）通過FIB切割觀察發(fā)現(xiàn)，失效芯片單層線路有空洞及燒毀，且上下層之間存在金屬，第一次切割時(shí)單層線路存在空洞，空洞周邊無明顯的燒毀，因此屬于物料本身缺陷；繼續(xù)切割后上下層之間出現(xiàn)金屬，也應(yīng)屬于物料本身缺陷。

總結(jié)：

本案件中失效晶元內(nèi)部線路層中發(fā)現(xiàn)有空洞現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致晶元內(nèi)部線路變窄從而引起線路的通流能力下降，最終導(dǎo)致晶元內(nèi)部線路燒毀，而晶元內(nèi)部存在空洞屬于物料本身缺陷。

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