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備。

SEM 掃描電鏡/EDX成分分析：包括材料結構分析/缺陷觀察、元素組成常規微區分析、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光（可見光及近紅外光），由此捕捉各種元件缺陷或異常所產生的漏電流可見光。

OBIRCH應用（鐳射光束誘發阻抗值變化測試）：OBIRCH常用于芯片內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。通孔底部高阻區等，也能有效的檢測短路或漏電,是發光顯微技術的有力補充。

LG液晶熱點偵測：利用液晶感測到IC漏電處分子排列重組，在顯微鏡下呈現出不同于其它區域的斑狀影像，找尋在實際分析中困擾設計人員的漏電區域（超過10mA之故障點）。

定點/非定點芯片研磨：移除植于液晶驅動芯片 Pad上的金凸塊， 保持Pad完好無損，以利后續分析或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封裝內部結構進行非破壞性檢測, 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。

關于芯片失效的難題

對于失效分析，應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工程師進行一個詳盡的原因分析。

對于研發工程師，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。

但是由于缺乏專業的分析設備，芯片內部設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，數據是否可靠，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、霉變等異常現象。

02 X-Ray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。

03 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的優勢。

04 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。

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。在確認該異常之后，后續使用X-Ray等儀器時可以更快速地鎖定缺陷點所在的區域。

在使用X-Ray等手法定位缺陷區域后，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。

X-Ray 用于失效分析(PCB探傷、分析)

X-Ray 真偽鑒別----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，見詳細文件

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