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失效分析样品准备：

失效分析是芯片测试重要环节，无论对于量产样品还是设计环节亦或是客退品，失效分析可以帮助降低成本，缩短周期。

常见的失效分析方法有Decap，X-RAY，IV，EMMI，FIB，SEM，EDX，Probe，OM，RIE等，因为失效分析设备昂贵，大部分需求单位配不了或配不齐需要的设备，因此借用外力，使用对外开放的资源，来完成自己的分析也是一种很好的选择。我们选择去外面测试时需要准备的信息有哪些呢？下面为大家整理一下：

一、decap：写清样品尺寸，数量，封装形式，材质，开封要求（若在pcb板上，Z好提前拆下，pcb板子面较大有突起，会影响对芯片的保护）后续试验。

1.IC开封（正面/背面） QFP， QFN， SOT，TO， DIP，BGA，COB等

2.样品减薄（陶瓷，金属除外）

3.激光打标

4.芯片开封（正面/背面）

5.IC蚀刻，塑封体去除

二、X-RAY：写清样品尺寸，数量，材质（密度大的可以看到，密度小的直接穿透），ZD观察区域，精度。

1.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

2.观测器件内部芯片大小、数量、叠die、绑线情况

3.观测芯片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

三、IV：写清管脚数量，封装形式，加电方式，电压电流限制范围。实验人员需要提前确认搭建适合的分析环境，若样品不适合就不用白跑一趟了。

1.Open/Short Test

2.I/V Curve Analysis

3.Idd Measuring

4.Powered Leakage（漏电）Test

四、EMMI：写清样品加电方式，电压电流，是否是裸die，是否已经开封，特殊要求等，EMMI是加电测试，可以连接各种源表，确认加电要求，若实验室没有适合的源表，可以自带，避免做无用功。

1.P-N接面漏电；P-N接面崩溃

2.饱和区晶体管的热电子

3.氧化层漏电流产生的光子激发

4.Latch up、Gate Oxide Defect、Junction Leakage、

Hot Carriers Effect、ESD等问题

五、FIB：写清样品尺寸，材质，导电性是否良好，若尺寸较大需要事先裁剪。一般样品台1-3cm左右，太大的样品放不进去，也影像定位，导电性好的样品分析较快，导电性不好的，需要辅助措施才能较好的分析。切点观察的，标清切点要求。切线连线写清方案，发定位文件。

1.芯片电路修改和布局验证

2.Cross-Section截面分析

3.Probing Pad

4.定点切割

六、SEM：写清样品尺寸，材质，导电性是否良好，若尺寸较大需要事先裁剪。一般样品台1-3cm左右，太大的样品放不进去，也影像定位，导电性好的样品分析较快，导电性不好的，需要辅助措施才能较好的分析。

1.材料表面形貌分析，微区形貌观察

2.材料形状、大小、表面、断面、粒径分布分析

3.薄膜样品表面形貌观察、薄膜粗糙度及膜厚分析

4.纳米尺寸量测及标示

七、EDX：写清样品尺寸，材质，EDX是定性分析，能看到样品的材质和大概比例，适合金属元素分析。

1.微区成分定性分析

八、Probe：写清样品测试环境要求，需要搭配什么源表，使用什么探针，一般有硬针和软针，软针较细，不易对样品造成二次损伤。

1.微小连接点信号引出

2.失效分析失效确认

3.FIB电路修改后电学特性确认

4.晶圆可靠性验证

九、OM：写清样品情况，对放大倍率要求。OM属于表面观察，看不到内部情况。

1.样品外观、形貌检测

2.制备样片的金相显微分析

3.各种缺陷的查找

4.晶体管点焊、检查

十、RIE：写清样品材质，需要看到的区域。

1.用于对使用氟基化学的材料进行各向同性和各向异性蚀刻，其中包括碳、环氧树脂、石墨、铟、钼、氮氧化物、光阻剂、聚酰亚胺、石英、硅、氧化物、氮化物、钽、氮化钽、氮化钛、钨钛以及钨

2.器件表面图形的刻蚀

金相显微镜/体式显微镜：提供样品的显微图像观测，拍照和测量等服务，显微倍率从10倍~1000倍不等，并有明场和暗场切换功能，可根据样品实际情况和关注区域情况自由调节 

RIE等离子反应刻蚀机：提供芯片的各向异性刻蚀功能，配备CF4辅助气体，可以在保护样品金属结构的前提下，快速刻蚀芯片表面封装的钨，钨化钛，二氧化硅，胶等材料，保护层结构，以辅助其他设备后续实验的进行

自动研磨机：提供样品的减薄，断面研磨，抛光，定点去层服务，自动研磨设备相比手动研磨而言，效率更高，受力更jing准，使用原厂配套夹具加工样品无需进行注塑，方便后续其他实验的进行

高速切割机：部分芯片需要进行剖面分析，此时可使用制样切割工具，先用树脂将被测样品包裹和固定，再使用可换刀头的高速切割机切割样品使用夹具固定待切割样品，确定切割位置后进行切割，同时向切割刀片喷淋冷却液。提供PCB或其他类似材料的切割服务，样品树脂注塑服务

微漏电侦测系统（EMMI）：微光显微镜(Emission Microscope)，主要侦测芯片加电

后内部模块失效所释放出的光子，可被观测的失效缺陷包括漏电结（Junction Leakage）、接触毛刺（Contact Spiking）、热电子效应（Hot Electrons）、闩锁效应（Latch-Up）、多晶硅晶须（Poly-Silicon Filaments）、衬底损伤（Substrate Damage）、物理损伤（MechanicaDamage）

点针工作台：提供芯片或其他产品的微区电信号引出功能，支持微米级的测试点信号引出或施加，配备硬探针和牛毛针，可根据样品实际情况自由搭配使用，外接设备可自由搭配，如示波器，电源等，同时探针台提供样品细节可视化功能，协助芯片设计人员对失效芯片进行分析在显微镜的辅助下，使用探针接触芯片管脚，给芯片加电，观察芯片加电后的功耗表现

X-ray/CT：提供芯片或其他产品的内部透视图像或模型，X-ray图像分辨率Z高可达微米级，可在不破坏样品的前提下观测样品内部结构，空洞缺陷等信息，CT服务为基于X-ray图像的3D重构模型，可以更加灵活的对样品进行逐层扫描

激光开封：使用高能量激光光束照射待开封的芯片表面，利用激光的高温烧蚀去除芯片表面覆盖的环氧树脂等物质使用激光开封后，待测芯片的管脚和引线被暴露出来，为后续连线或加电测试做好准备工作

IV曲线追踪仪：提供芯片的二极管曲线绘制功能，提供基础的正负极加电方式，如与现有夹具匹配之芯片还可提供快速批量测试，引脚自定义分组进行二极管特性测试

FIB/SEM/EDX：配合扫描式电子显微镜（SEM）使用，用强电流离子束有选择性的剥除金属、氧化硅层或沉积金属层，以完成微、纳米级表面形貌加工。提供样品微区的几何加工服务，使用镓离子对样品进行轰击，达到微区加工的目的，加工范围一般为几十立方微米~1立方微米之间，利用双束切换系统，可在不移动样品的前提下对加工后的区域进行高分辨率的SEM成像提供表层线路修改服务，通过FIB和PT沉积功能组合达到线路修改的目的提供样品微区的元素构成分析服务，针对样品特定区域进行电子扫描，单位扫描区域约为10立方微米（含深度），可使用点扫，面扫，线扫，MAP等不同呈现方式对样品进行元素构成分析

失效分析实验室

赵工

010-82825511-728

13488683602

zhaojh@kw.beijing.gov.cn

一、需求目的：1、热达标；2、故障少 1KJ[&jS ]
二、细化需求，怎么评估样品：1、设计方面；2、测试方面 ): r'IR
三、具体到芯片设计有哪些需要关注： MW=rX>tE
1、顶层设计 k\ZU%"^J
2、仿真 Ppx4#j
3、热设计及功耗 B<~BX[
4、资源利用、速率与工艺 -&QpQ7q1
5、覆盖率要求 ytV4qU82G
6、 t~Ic{%bdA
四、具体到测试有哪些需要关注： SW HiiF@
1、可测试性设计 W=,]#Z+M;
2、常规测试：晶圆级、芯片级 8Z 0@-8vi
3、可靠性测试 c{jTCkzq
4、故障与测试关系 K=dG-
+B~}
5、 W@~a#~1O
+V#dJ[,8;.
测试有效性保证； |Lc.XxBkc
设计保证？测试保证？筛选？可靠性？  x![ut  
设计指标？来源工艺水平，模块水平，覆盖率 cn'rBY
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晶圆测试：接触测试、功耗测试、输入漏电测试、输出电平测试、全面的功能测试、全面的动态参数测试、   模拟信号参数测试。 Nh6!h%
晶圆的工艺参数监测dice， Vj[,o Vt$
:/;;|lGw
Ul|htB<1:
芯片测试：ATE测试项目来源，边界扫描 `L.nj6F
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  a!;K+wL>
故障种类： :n oZ p:a
缺陷种类： 0|(6q=QK
针对性测试： fc%C!^7
~Ecx>f4nX
性能功能测试的依据，可测试性设计：扫描路径法scan path、内建自测法BIST-built in self-test YKa9]Q
|PLWF[+t8
t;lK=m|
芯片资源、速率、功耗与特征尺寸的关系； szy2"~hm
仿真与误差， {z8wFL\
n 预研阶段 Vc "+|^
n 顶层设计阶段 !Ee&e~"
n 模块设计阶段 e`%<D[-
n 模块实现阶段 Bv}nG|
n 子系统仿真阶段 oh >0}Gc8
n 系统仿真,综合和版面设计前门级仿真阶段 r6}-EYq=
n 后端版面设计 LLwC*)#
n 测试矢量准备 <*djtO
n 后端仿真 mB*;> 
n 生产 eo4v[V&
n 硅片测试 N1'$;9 c
顶层设计： @Y+9")?
n 书写功能需求说明 _MUSXB'
n 顶层结构必备项 <7J\8JR&=
n 分析必选项-需要考虑技术灵活性、资源需求及开发周期 !Bb^M3iA  
n 完成顶层结构设计说明 -2y>X`1Y
n 确定关键的模块（尽早开始） ~6Hi"
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n 确定需要的第三方IP模块 W/<C$T4
n 选择开发组成员 IsB=G-s
n 确定新的开发工具 6ieP` bct
n 确定开发流程/路线 >3y:cPTM5
n 讨论风险 GhY MO6Q4
n 预计硅片面积、输入/输出引脚数  开销和功耗 AJ85[~(lX
n 国软检测 芯片失效分析ZX