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一般來說，芯片在研發(fā)、生產(chǎn)過程中出現(xiàn)錯誤是不可避免的，就如房缺補漏一樣，哪里出了問題你不僅要解決問題，還要思考為什么會出現(xiàn)問題。隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性要求的不斷提高，失效分析工作也顯得越來越重要，社會的發(fā)展就是一個發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程，出現(xiàn)問題不可怕，但頻繁出現(xiàn)同一類問題是非常可怕的。對于應(yīng)用工程師來說，芯片失效分析是最棘手的問題之一。
之所以棘手，很無奈的一點便是：芯片失效問題通常是在量產(chǎn)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(zhì)部追著研發(fā)工程師進行一個詳盡的原因分析。
對于研發(fā)工程師，在排查完外圍電路、生產(chǎn)工藝制程可能造成的損傷之后，更多的還需要原廠給予支持進行剖片分析。不管芯片是否確實有設(shè)計問題，但出于避免責(zé)任糾紛，最終原廠回復(fù)給你的報告中，很可能都是把問題指向了“EOS”損傷，進而需要你排查自己的電路設(shè)計、生產(chǎn)靜電防控。
由于缺乏專業(yè)的分析設(shè)備，芯片內(nèi)部設(shè)計的保密性不可能讓應(yīng)用工程師了解太多，因此對于原廠給予的分析報告，應(yīng)用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(nèi)部的設(shè)計，但其實我們可以了解芯片廠商相關(guān)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(shù)據(jù)是否可靠，你可以做出一定的判斷。
手法一：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(shù)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，比如裂痕、連錫、霉變等異常現(xiàn)象。
手法二：XRay查看芯片封裝異常
X射線在穿越不同密度物質(zhì)后光強度會產(chǎn)生變化，在無需破壞待測物的情況下利用其產(chǎn)生的對比效果形成的影像可以顯示出待測物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。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。
手法三：CSAM掃描聲學(xué)顯微鏡
掃描聲學(xué)顯微鏡利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)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(xiàn)樣品內(nèi)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(yōu)勢。
手法四：激光誘導(dǎo)定位漏電結(jié)
給IC加上電壓，使其內(nèi)部有微小電流流過，在檢測微電流是否產(chǎn)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(zhuǎn)化為熱能，因此，如果芯片內(nèi)部存在漏電結(jié)，缺陷處溫度將無法正常傳導(dǎo)散開，導(dǎo)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(qū)域與激光束掃描位置的對應(yīng)，即可定位出缺陷位置。
該技術(shù)是早年日本NEC發(fā)明并申請的專利技術(shù)，叫OBIRCH（加電壓檢測電流變化）。與該分析手法相似的，還有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(zhì)相同，只是為了規(guī)避專利侵權(quán)而做的不同檢測方式而已（TIVA為美國技術(shù)專利，VBA為新加坡技術(shù)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。
如下圖多事，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(xù)使用X-Ray等儀器時，可以更快速地鎖定缺陷點所在的區(qū)域。
在使用X-Ray等手法定位缺陷區(qū)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。
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