失效分析之解剖制样技术-芯片开封测试

时间：2019-12-19

解剖制样技术的意义？

X 射线透视技术、扫描声学显微术等无损失效分析技术只能解决有限的失效分析问题。对于大部分失效问题，必须采用解剖制样技术，实现芯片表面和内部的可视察性和可探测性。失效分析必须有选择地进行剥层分析，称为样品制备过程。

以失效分析为目的的样品制备技术的主要步骤包括：打开封装、去钝化层。对于多层结构芯片来说，是需要去层间介质。但必须保留金属化层及金属化层正下方的介质，还需要保留硅材料。为观察芯片内部缺陷，经常采用剖切面技术和染色技术。

由于钝化层的不导电性和对观察和测试芯片的阻碍作用，去钝化层成为样品制备的重要步骤。用机械探视针进行失效分析，探针必须与金属化层直接接触，由于钝化层不导电，妨碍了这种接触。采用扫描电镜（SEM）和电子束测试(EBT)技术进行失效分析时，由于钝化层不导电，其荷电作用影响了图像和波形测试的质量。

对多层结构芯片的下层金属进行测试和观察，必须克服层间介质的障碍，去除层间介质是一种有效的解决办法。然而去除层间介质的同时，必须保留金属化层，这是信号寻迹法失效定位的需求。金属化层是导电的通道，只有导电才能实现信号寻迹并进行失效定位。去除层间介质， 还要保留金属化层正下方的介质，只有这样才能使金属化层有所依托。去除层间介质，还要保留硅材料，这是器件的核心，否则器件就不存在了，更谈不上失效定位。

去钝化层和层间介质，保留金属化层和硅材料，要求样品制备技术具有选择性。保留金属化层及其正下方的介质，要求样品制备技术具有方向性。

样品开封的方法？
开封的方法**械开封方法、化学腐蚀开封方法和激光开封法。

什么是机械开封？
密封性器件，因其有一定的空腔，开封相对*，可采用适当的工具，打开封盖后，芯片直接裸露出来，可直接对芯片表面进行检查。大部分礼帽状金属壳封装可用手动式晶体管开帽器打开，这种开帽器有钳状式和旋转式两种。陶瓷扁平封装可用扁平封装剪切开封器开封。金属盖陶瓷封装可在研磨后用利器揭开；如果金属盖是用软焊料焊的，则可加热，将焊料熔化后揭开金属盖。由于封装形式种类繁多，不可能逐一列出各自的步骤。但是，在机械开封前，必须通过X射线透视了解器件的封装结构，必须时可用一个同类封装结构的产品进行试验性开封，取得经验后再对分析对象开封。
如需研磨，不管是水磨或干磨，要不断地在显微镜下观察，在快要磨穿时立即停止，再用利器揭盖，防止碎屑进入封装内。常见的机械开封外观.
利用机械开封法去除封盖之后的形象，可对封装内空腔、芯片、引线等进行观察。


什么是化学开封？
塑封器件的封装材料主要是环氧模塑料。以环氧树脂为基体树脂，以酚醛树脂为固化剂，再加上一些填料（如填充剂、阻燃剂、着色剂、偶联剂等微量组分），在热和固化剂的作用下环氧树脂的环氧基开环与酚醛树脂发生化学反应，产生交联固化作用，使之成为热固性塑料，这就是环氧模塑料。环氧树脂的种类和其所占比例的不同，直接影响着环氧塑料的流动特性、热性能和电特性。


什么是激光开封？
铜键合丝具有成本优势、高导电性与导热性、较低的金属间化合物产生速率、高温下较佳的可靠度等优点，逐渐成为金铝键合丝的较佳替代品，用于密集引线键合的封装中。采用铜键合丝的一般为塑料封装，采用化学开封法开封，由于酸与铜引线之间的化学作用，在去除塑封材料的同时，会把铜键合丝也腐蚀掉，失去了开封地意义。因此，针对铜引线键合的器件，可采用激光开封法进行开封。激光开封机通过激光将封装机器上的模塑料去掉，避免化学腐蚀直接开封法会对铜引线造成的腐蚀损伤。
   激光开封机由计算机来设置开封区域和大小，并且控制激光的能量和扫描次数，完成对铜引线键合封装器件的封。激光波长通常为1064nm,功率为4.5W，激光级别为Class-4。

词条
词条说明
聚焦离子束FIB在失效分析技术中的应用
什么是聚焦离子束FIB: 聚焦离子束（FIB）技术类似于聚焦电子束技术，其主要不同是用离子源代替电子源，用离子光学系统代替电子光学系统。FIB系统用镓或铟作为离子源，在离子束流较小的情况下用作扫描离子显微镜，其原理与SEM类似。在离子束流较大的情况下，可局部去除和淀积靶材料，作芯片电路修改和局部剖切面。聚焦式离子束系统利用静电透镜将Ca（镓）元素离子离子化成Ca+，并将离子束聚焦成非常小的尺寸，
失效分析之解剖制样技术-芯片开封测试
解剖制样技术的意义？ X 射线透视技术、扫描声学显微术等无损失效分析技术只能解决有限的失效分析问题。对于大部分失效问题，必须采用解剖制样技术，实现芯片表面和内部的可视察性和可探测性。失效分析必须有选择地进行剥层分析，称为样品制备过程。以失效分析为目的的样品制备技术的主要步骤包括：打开封装、去钝化层。对于多层结构芯片来说，是需要去层间介质。但必须保留金属化层及金属化层正下方的介质，还需要保留硅材料

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