Kiibipuudulikkuse analüüsi meetodi voog

KiibFailumineAnalüüsMeetoodFmadal

Selles artiklis tutvustatakse kiibi tõrke analüüsi meetodeid ja protsesse, toob näiteid tüüpiliste tõrke juhtumiprotsesside kohta, võtab kokku kiibilpuudulikkuse analüüsi võtmetehnoloogia väljakutseid ja vastumeetmeid ning võtab kokku kiibilpuudulikkuse analüüsi ettevaatusabinõud.

CHIP tõrke analüüs on süstemaatiline projekt, mida tuleb kombineerida mitmesuguste vahenditega, näiteks elektriliste testide, füüsilise analüüsi ja materjali iseloomustamisega, et järk -järgult kitsendada ja lõpuks tõrke algpõhjus leida. Järgnev on tüüpilise analüüsiprotsessi ja peamiste meetodite üksikasjalik kirjeldus:

EsialgneInformatsioonClahknevus jaFailuminePhenomenonCsissenõudmine

1. aeguvad taustakontrollid

Koguge kiibimudel, rakenduse stsenaarium, tõrkerežiim (näiteks lühend, leke, ebanormaalne funktsioon jne), rikke suhe ja kasutage keskkonda (temperatuur, niiskus, pinge) jne. Veenduge, kas tõrked on reprodutseeritavad ja eristavad disaini vigu, protsessiprobleeme või ebaõigeid rakendusi (nt, ülepööre, ESD).
2. elektri jõudluse kontrollimine
Kriitiliste parameetrite (nt IV kõverate, lekkevool, lävepinge nihkeks) registreerimiseks korrake ebaõnnestumisi automaatse testimisseadme (ATE) või sondijaama (sondijaam). Võrrelge ebaõnnestumiste pindala (nt spetsiifiliste funktsionaalsete moodulite) vähendamiseks heade toodete ja ebaõnnestunud kiipide erinevusi.

Mittepurustav testimine(NDA)

Eesmärk: leidke probleem algselt ja vältige hävitusoperatsioone, mis segavad järgnevat analüüsi.

Röntgenikiirguse kujutamine: kontrollige paketti selliseid defekte nagu traadi sidumine, joodise kuuliühendus, delaminatsiooni jne. 3D röntgenikiirguse tomograafia (CT): Kiipi sisemise struktuuri 3D rekonstrueerimine mikrokrakkide ja tühimike tuvastamiseks (nagu näidatud joonisel 1).

Termiline pildistamine skaneerib temperatuuri jaotust kiibi pinnal pärast sisselülitamist ja leiab ebanormaalseid kuuma kohti (näiteks lühiseadmed).

3. Akustiline mikroskoopia (SAM) kasutab ultraheli liidese defektide, nagu delamineerumise ja paketi pragude tuvastamiseks (eriti efektiivne vormitud seadmete jaoks) tuvastamiseks.

0021-02983 txz sisekilp

Hävitav füüsiline analüüs(DPA)

Eesmärk: tungige sügavale kiibisse, et jälgida mikrostruktuurilisi defekte.

Katseptsioon: kasutage hapet (näiteks lämmastikhapet), et lahustada epoksüvaigu pakett ja paljastada kiibi pind (metallkihi kahjustamise vältimiseks tuleb kontrollida korrosiooniaega). Laserkapsulatsioon: suure tihedusega pakettide lokaliseeritud täpne eemaldamine (nt flip-chip).

Ristlõike: koostage konkreetse piirkonna ristlõige, kasutades kiibi lõikamiseks fokuseeritud ioontala (FIB) või mehaanilist lihvimist. Profiili jälgimiseks kasutati skaneeriva elektronmikroskoopiat (SEM) ja tuvastati metallkihi luumurd läbi augu tühjuse, värava hapniku purunemise jms (nt metallist juhtmete elektromigratsioonist põhjustatud luumurd).

3. Energia dispergeeriv spektroskoopia (EDS) materjali koostise analüüsiks: analüüsige elementaarse koostise rikkepunkti ja tuvastage saastumise (nt CL⁻ ioonide põhjustatud korrosioon). Sekundaarne ioonide massispektromeetria (SIMS): mikrofilmide tuvastamine (nt leke Na⁺ migratsiooni tõttu).

VooluahelaFailumineLokulatsioon

Eesmärk: leidke rikked transistori või vooluringi sõlme tasemel.

Footoni emissioonimikroskoopia (EMMI) tuvastab pingelise rikke piirkonnas nõrga footoni emissiooni ja leiab lekke või lühise täpse asukoha.

Laser-indutseeritud pingemuutus (OBIRCH) Laser skaneerib kiibi pinda, jälgib takistuse muutust ja leiab kõrge impedantsi või purunemispunkti.

3. Elektronkiire vigade tuvastamine (EBT) kasutab elektronitalasid kiibi sisemise potentsiaali muutuste ja analüüsimisvoolu sõlme anomaaliate ergutamiseks.

0021-35749 rõngas, isolaator TXZ, 200 mm, renoveeritud

Põhjalik diagnoosimine ja algpõhjuste analüüs

1. Andmete korrelatsioon integreerib elektriliste testimise, füüsilise analüüsi ja materjali iseloomustamise tulemused, et kontrollida rikkemehhanismi konsistentsi (nt elektriline ränne viib takistuse suurenemiseni ja SEM kinnitab, et metallist traat muutub õhemaks).

Rikkemehhanism Mudelkonstrueerige tõrkemudel, mis põhineb nähtustel, nt kuuma kandja süstimisel (HCI): värava hapnikukahjustused põhjustavad lävepinge triivi. Elektrokeemiline migratsioon (ECM): metalliioonide migratsioon niiskuse olemasolul juhtivate filamentide moodustamiseks.

3. Parandamise soovitused hõlmavad disaini optimeerimist (nt ESD kaitseahela lisamine), protsesside täiustamist (nt metalli sadestumise temperatuuri optimeerimine) või rakenduse tingimuste reguleerimist (nt tööpinge vähendamine).

Tüüpilise tõrkeprotsessi näide

Juhtum: energiahalduskiip ebaõnnestub kõrgetel temperatuuridel partiides

Elektritest: lekkevool suureneb kõrgel temperatuuril ebanormaalselt ja see on lukustatud LDO moodulisse.

Röntgenikiirgus: pakendi sees olevatest joodiste kuulidest leiti mikrokrakid.

FIB/SEM -profiil: kinnitage, et pragu põhjustab elektriliini halva kontakti ja soojuspinge suureneb kõrgel temperatuuril.

EDS -i analüüs: väävli saastumine joodise kuuli liideses (vormimismaterjalist).

Järeldus: pakendimaterjali väävli element põhjustab jooteliigeste korrosiooni ja probleem lahendatakse pärast pakendiprotsessi parandamist.

Peamised tehnilised väljakutsed ja vastumeetmed

Väljakutse	Lahendus
Nanoskaala defektide tuvastamine on keeruline	Kõrge eraldusvõimega SEM/TEM (TEM)
Mitmekihilised virnastatud kiibid on analüüsimiseks keerulised	FIB-kihtide kaupa söövitamise ja 3D rekonstrueerimise tehnoloogia ühendamine
Pehmeid ebaõnnestumisi (vahelduvaid tõrkeid) on keeruline reprodutseerida	Kasutage dünaamilist signaali analüüsi (DSA)

Ettevaatusabinõude analüüsijärjestus:

Põhiteabe kaotamise vältimiseks järgige rangelt "enne hävitamist hävimist". Proovi kaitse: Pärast avanemist tuleks õigel ajal läbi viia pinna passiivse töötlemine (näiteks kuldne plaadistamine), et vältida vaatlust. Andmete ristvalideerimine: ühel meetodil võib olla valesid ja vaja on mitmetehnoloogia liigese kontrollimist. Kiibipuudulikkuse analüüs on nagu "juhtumi lahendamine", mis nõuab ranget loogikat ja mitmekesiseid vahendeid koos "makro → mikro" järkjärguliste strateegiatega, "elektrilised → füüsikalised omadused" ja mõistab lõpuks suletud ahela tõrke haldamist.