芯片失效分析

忠科检测提供的芯片失效分析,芯片失效分析是指在集成电路(IC)或者半导体器件在工作过程中出现功能异常、性能下降或完全失效时,通过一系列物理、化学、电学等方法和技术手段,出具具有CMA,CNAS资质报告。
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芯片失效分析是指在集成电路(IC)或者半导体器件在工作过程中出现功能异常、性能下降或完全失效时,通过一系列物理、化学、电学等方法和技术手段,对失效芯片进行深入的检测、解剖、分析和诊断,以确定失效模式、失效位置以及失效原因的过程。其目的是为了改进芯片设计、制造工艺,提高产品质量和可靠性,并为产品的后续研发提供关键的数据支持。
失效分析涵盖的内容广泛,包括但不限于:电路分析、显微观测、物理表征、化学分析、热分析、电测试等多种技术和方法。通过对失效芯片的全面分析,可以找出是设计问题、制造过程中的缺陷、封装问题还是应用环境不当等因素导致的失效,从而为改进产品设计、优化制造流程、提升芯片质量和稳定性提供依据。

检测目的


芯片失效分析的主要目的是通过对失效芯片的检测、解剖、分析等一系列手段,确定芯片失效的原因,并采取相应的改进措施,以提升芯片的质量、可靠性和使用寿命。具体目的可以概括为以下几点:
1. **定位失效位置**:找出芯片中出现故障的具体部位或元件,如某个晶体管、互连线路等。
2. **识别失效模式**:明确失效的表现形式,如短路、开路、功能异常、性能退化等。
3. **查明失效原因**:探究导致失效的根本原因,可能包括设计缺陷、工艺问题、材料质量问题、环境应力(如温度、电压、湿度、机械应力等)的影响、使用过程中的老化现象等。
4. **反馈优化设计与工艺**:根据失效分析结果,反馈给设计和制造部门,指导其进行产品设计改进、工艺流程优化,提高产品的良率和可靠性。
5. **评估产品寿命及可靠性**:通过失效分析了解芯片在各种工作条件下的性能退化规律,从而预测并评估芯片的工作寿命和可靠性水平。
6. **满足质量控制要求**:对于批量生产中的失效芯片,进行失效分析是确保产品质量符合标准的重要手段之一。
总之,芯片失效分析对于推动半导体技术的进步、保障集成电路产品的质量和安全具有重要意义。

检测项目


芯片失效分析项目主要是在半导体行业中,针对芯片在设计、制造、封装、测试或实际应用过程中出现的功能异常、性能下降甚至完全失效等问题进行的系统性研究和诊断。其目的是找出失效的根本原因,从而改进设计、优化工艺、提升产品质量和可靠性。
失效分析项目通常包括以下几个步骤:
1. 失效表征:对失效芯片进行初步检查,确定失效现象,如开路、短路、功能失效等。
2. 非破坏性分析:采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线断层扫描(CT)等非破坏性方法,对芯片表面及内部结构进行观察和分析。
3. 破坏性分析:通过聚焦离子束(FIB)、剖片、能谱分析(EDS)、透射电子显微镜(TEM)等手段,对芯片进行微观结构分析,定位失效位置。
4. 物理/化学分析:对失效部位进行元素成分、应力分布、缺陷类型等物理和化学性质的详细分析。
5. 电性测试:通过各种测试设备和方法,如半导体参数测试仪、热瞬态电流技术(TCT)、激光扫描电镜(SEM)与电性探测器联用等,获取失效部位的电学信息。
6. 失效机理分析:基于以上各步骤收集的信息,综合分析失效发生的可能原因,提出改进措施和预防策略。
在整个失效分析项目中,需要结合材料科学、物理学、电子工程学、机械工程学等多个领域的知识和技术,以实现对芯片失效问题的精准定位和深度解析。

检测流程


芯片失效分析流程通常包括以下几个关键步骤:
1. 接收入样与信息收集:
客户提交失效芯片样品,并提供详细背景信息,如失效现象、使用环境、测试条件、失效批次等。
2. 预处理与外观检查:
对芯片进行初步的物理检查,包括但不限于外观检查、尺寸测量、封装状况评估等,同时记录可能影响芯片性能的任何异常情况。
3. 非破坏性测试:
进行电性能测试以确认失效现象的可重复性和定位大致故障区域,如I-V特性测试、功能测试、参数测试等。
使用X射线透视、超声扫描、红外热像等非破坏性检测技术获取芯片内部结构和潜在缺陷的信息。
4. 微探针测试与线路修改:
如果需要,对芯片进行开封并进行显微镜下的电路测试,如SEM/AFM观测、EBIC/FIB微探针测试等,通过直接接触电路来进一步定位失效点。
在必要时进行线路修改(如FIB切割或金属填充)以便更准确地分析失效机理。
5. 破坏性物理分析:
对疑似失效部位进行截面制备和显微观察,利用SEM、TEM等设备分析材料结构、成分及微观缺陷。
实施元素分析(EDS、SIMS等)了解元素分布和杂质含量。
6. 失效机理分析与仿真验证:
根据上述实验结果,结合芯片设计原理和制造工艺,分析推断失效原因。
通过SPICE仿真或其他模拟工具进行理论验证,确认失效机理。
7. 报告编写与反馈建议:
整理失效分析过程和结果,撰写详细的失效分析报告。
提供改善措施和改进建议,帮助客户改进产品设计和生产流程,防止类似失效问题再次发生。
8. 复测与确认:
根据分析结果和建议,客户实施改进后,可以重新提交样品进行复测,验证失效问题是否已得到有效解决。
以上流程并非一成不变,具体步骤可能会根据失效类型、芯片复杂度以及客户需求等因素进行调整。
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