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盘点半导体常用失效分析检测仪器

来源:足球直播    发布时间:2024-04-07 02:36:28
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  金相显微镜OM:可用来进行器件外观及失效部位的表面形状,尺寸,结构,缺陷等观察。金相显微镜系统是将传统的光学显微镜与计算机(数码相机)通过光电转换有机的结合在一起,不但可以在目镜上作显微观察,还能在计算机(数码相机)显示屏幕上观察实时动态图像,电脑型金相显微镜并能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。金相显微镜可供研究单位、冶金、机械制造工厂以及高等工业院校进行金属学与热处理、金属物理学、炼钢与铸造过程等金相试验研究之用,实现样品外观、形貌检测  、制备样片的金相显微分析和各种缺陷的查找等功能。

  体视显微镜,亦称实体显微镜或解剖镜。是一种具有正像立体感的目视仪器,从不同角度观察物体,使双眼引起立体感觉的双目显微镜。对观察体无需加工制作,直接放入镜头下配合照明即可观察,成像是直立的,便于操作和解剖。视场直径大,但观察物要求放大倍率在200倍以下。体视显微镜可用于电子精密部件装配检修,纺织业的品质控制、文物 、邮票的辅助鉴别及各种物质表面观察等领域,实现样品外观、形貌检测 、制备样片的观察分析、封装开帽后的检查分析和晶体管点焊检查等功能。

  X-Ray是利用阴极射线管产生高能量电子与金属靶撞击,在撞击过程中,因电子突然减速,其损失的动能会以X-Ray形式放出。而对于样品无法以外观方式观测的位置,利用X-Ray穿透不同密度物质后其光强度的变化,产生的对比效果可形成影像,即可显示出待测物的内部结构,进而可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。

  X-Ray可用于产品研制,样品试制,失效分析,过程监控和大批量产品观测等,实现观测DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封装的半导体、电阻、电容等电子元器件以及小型PCB印刷电路板,观测器件内部芯片大小、数量、叠die、绑线情况,芯片crack、点胶不均、断线、搭线、内部气泡等封装缺陷,以及焊锡球冷焊、虚焊等焊接缺陷等功能。

  SEM/EDX(形貌观测、成分分析)扫描电镜(SEM)可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。EDX是借助于分析试样发出的元素特征X射线波长和强度实现的,根据不同元素特征X射线波长的不同来测定试样所含的元素。通过对比不同元素谱线的强度可以测定试样中元素的含量。通常EDX结合电子显微镜(SEM)使用,可以对样品进行微区成分分析。

  在军工,航天,半导体,先进材料等领域中,SEM/EDX(形貌观测、成分分析)扫描电镜(SEM)可实现材料表面形貌分析,微区形貌观察,材料形状、大小、表面、断面、粒径分布分析,薄膜样品表面形貌观察、薄膜粗糙度及膜厚分析,纳米尺寸量测及标示和微区成分定性及定量分析等功能

  微光显微镜(Emission Microscope, EMMI)是常用漏电流路径分析手段。对于故障分析而言,微光显微镜(Emission Microscope, EMMI)是一种相当有用且效率非常之高的分析工具。主要侦测IC内部所放出光子。在IC元件中,EHP(Electron Hole Pairs)Recombination会放出光子(Photon)。如在P-N结加偏压,此时N阱的电子很容易扩散到P阱,而P的空穴也容易扩散至N,然后与P端的空穴(或N端的电子)做EHP Recombination。在故障点定位、寻找近红外波段发光点等方面,微光显微镜可分析P-N接面漏电;P-N接面崩溃;饱和区晶体管的热电子;氧化层漏电流产生的光子激发;Latch up、Gate Oxide Defect、Junction Leakage、Hot Carriers Effect、ESD等问题

  FIB(聚焦离子束,Focused Ion beam)是将液态金属离子源产生的离子束经过离子枪加速,聚焦后照射于样品表面产生二次电子信号取得电子像,此功能与SEM(扫描电子显微镜)相似,或用强电流离子束对表面原子进行剥离,以完成微、纳米级表面形貌加工。在工业和理论材料研究,半导体,数据存储,自然资源等领域,FIB能轻松实现芯片电路修改和布局验证、Cross-Section截面分析、Probing Pad、 定点切割、切线连线,切点观测,TEM制样,精密厚度测量等功能。

  利用芯片开封机实现芯片开封验证SAM,XRAY的结果。Decap即开封,也称开盖,开帽,指给完整封装的IC做局部腐蚀,使得IC可以暴露出来,同时保持芯片功能的完整无损,保持 die,bond pads,bond wires乃至lead-frame不受损伤,为下一步芯片失效分析实验做准备,方便观察或做其他测试(如FIB,EMMI), Decap后功能正常。

  RIE是干蚀刻的一种,这种蚀刻的原理是,当在平板电极之间施加10~100MHZ的高频电压(RF,radio frequency)时会产生数百微米厚的离子层(ion sheath),在其中放入试样,离子高速撞击试样而完成化学反应蚀刻,此即为RIE(Reactive Ion Etching)。

  自动研磨机适用于高精微(光镜,SEM,TEM,AFM,ETC)样品的半自动准备加工研磨抛光,模块化制备研磨,平行抛光,精确角抛光,定址抛光或几种方式结合抛光,主要使用在于半导体元器件失效分析,IC反向等领域,实现断面精细研磨及抛光、芯片工艺分析、失效点的查找等功能。 其可以预置程序定位切割不一样的尺寸的很多材料,可以高速自动切割材料,提高样品生产量。其微处理系统能根据材料的材质、厚度等调整步进电动机的切割距离、力度、样品输入比率和自动进刀比率等。

  去金球 De-gold bump,去层,染色等,有些也需要相应的仪器机台,SEM能查看die表面,SAM以及X-Ray观察封装内部情况及分层失效。除了常用手段之外还有别的一些失效分析手段,原子力显微镜AFM ,二次离子质谱 SIMS,飞行时间质谱TOF - SIMS ,透射电镜TEM , 场发射电镜,场发射扫描俄歇探针, X 光电子能谱XPS ,L-I-V检测系统,能量损失 X 光微区分析系统等很多手段,不过这些项目不是很常用。

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