جریان روش تجزیه و تحلیل خرابی تراشه

تراشهFچالاکAتجزیهMاخلاقFکم

در این مقاله روش ها و فرآیندهای تجزیه و تحلیل خرابی تراشه ، نمونه هایی از فرآیندهای موردی که خرابی معمولی ارائه شده است ، به طور خلاصه چالش ها و اقدامات متقابل فن آوری های کلیدی تجزیه و تحلیل خرابی تراشه ، و خلاصه اقدامات احتیاطی برای تجزیه و تحلیل خرابی تراشه است.

تجزیه و تحلیل خرابی تراشه یک پروژه سیستماتیک است که باید با وسایل مختلفی مانند آزمایش الکتریکی ، تجزیه و تحلیل فیزیکی و خصوصیات مواد ترکیب شود تا به تدریج دامنه مشکل را محدود کرده و در نهایت علت اصلی عدم موفقیت را پیدا کند. در زیر شرح مفصلی از فرآیند تجزیه و تحلیل معمولی و روشهای کلیدی است:

مقدماتیIاموالCquolection وFچالاکPهوسCپستی

1. بررسی پس زمینه پس زمینه

جمع آوری مدل تراشه ، سناریوی کاربرد ، حالت شکست (مانند مدار کوتاه ، نشت ، عملکرد غیر طبیعی و غیره) ، نسبت شکست و استفاده از محیط (دما ، رطوبت ، ولتاژ) و غیره.
2. تأیید عملکرد الکتریکی
با استفاده از یک دستگاه تست اتوماتیک (ATE) یا ایستگاه پروب (ایستگاه پروب) برای ضبط پارامترهای مهم (به عنوان مثال ، منحنی IV ، جریان نشت ، جبران ولتاژ آستانه) ، خرابی ها را تکرار کنید. تفاوت در خصوصیات الکتریکی بین محصولات خوب و تراشه های شکست خورده را برای کاهش ناحیه شکست (به عنوان مثال ، ماژول های عملکردی خاص) مقایسه کنید.

آزمایش غیر مخرب(NDA)

هدف: در ابتدا مشکل را پیدا کرده و از عملیات مخرب که در تجزیه و تحلیل بعدی دخالت می کند ، خودداری کنید.

تصویربرداری با اشعه ایکس: بسته بندی برای نقص مانند اتصال سیم ، اتصال توپ لحیم کاری ، لایه برداری و غیره را بررسی کنید. توموگرافی اشعه ایکس سه بعدی (CT): بازسازی سه بعدی ساختار داخلی تراشه برای شناسایی ریزگردها و حفره ها (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است).

تصویربرداری حرارتی توزیع دما را روی سطح تراشه پس از برق اسکن می کند و نقاط داغ غیر طبیعی (مانند مناطق مدار کوتاه) را پیدا می کند.

3. میکروسکوپ آکوستیک (SAM) از سونوگرافی برای تشخیص نقص رابط مانند لایه لایه شدن و ترک های داخل بسته استفاده می کند (مخصوصاً برای دستگاه های قالب دار).

0021-02983 txz سپر داخلی

تحلیل فیزیکی مخرب(DPA)

هدف: برای مشاهده نقایص ریزساختاری به اعماق تراشه نفوذ کنید.

تجزیه: از اسید (مانند اسید نیتریک) برای حل بسته رزین اپوکسی و در معرض سطح تراشه استفاده کنید (برای جلوگیری از آسیب رساندن به لایه فلزی ، زمان خوردگی باید کنترل شود). تخلیه لیزر: حذف دقیق موضعی بسته های با چگالی بالا (به عنوان مثال ، تراشه Flip).

مقطع مقطع: با استفاده از یک پرتوی یونی متمرکز (FIB) یا سنگ زنی مکانیکی ، یک مقطع از یک منطقه خاص را تهیه کنید تا تراشه را برش دهید. از میکروسکوپ الکترونی الکترونی (SEM) برای مشاهده پروفایل استفاده شد ، و شکستگی لایه فلزی ، از طریق خالی سوراخ ، تجزیه اکسیژن دروازه و غیره (به عنوان مثال ، شکستگی ناشی از الکترومغناطیسی سیم های فلزی) تشخیص داده شد.

3. طیف سنجی پراکندگی انرژی (EDS) برای تجزیه و تحلیل ترکیب مواد: ترکیب عناصر را در نقطه شکست تجزیه و تحلیل کرده و آلودگی را شناسایی کنید (به عنوان مثال ، خوردگی ناشی از یون های CL⁻). طیف سنجی جرمی یون ثانویه (SIMS): تشخیص ناخالصی های ردیابی (به عنوان مثال ، نشت ناشی از مهاجرت NA⁺).

سطح مدارFچالاکLپودر

هدف: گسل ها را در سطح ترانزیستور یا گره مدار قرار دهید.

میکروسکوپ انتشار فوتون (EMMI) انتشار فوتون ضعیف در ناحیه خرابی را هنگام انرژی تشخیص می دهد و محل دقیق نشت یا مدار کوتاه را پیدا می کند.

تغییر ولتاژ ناشی از لیزر (OBIRCH) لیزر سطح تراشه را اسکن می کند ، تغییر مقاومت را کنترل می کند و امپدانس بالا یا نقطه شکست را پیدا می کند.

3. تشخیص نقص پرتو الکترونی (EBT) از پرتوهای الکترونی برای تحریک تغییرات در پتانسیل داخلی تراشه و تجزیه و تحلیل ناهنجاری های گره مدار استفاده می کند.

0021-35749 حلقه ، جداکننده TXZ ، 200 میلی متر ، مرمت شده

تشخیص جامع و تجزیه و تحلیل علت اصلی

1. همبستگی داده ها نتایج آزمایش الکتریکی ، تجزیه و تحلیل فیزیکی و خصوصیات مواد را برای تأیید قوام مکانیسم خرابی یکپارچه می کند (به عنوان مثال ، مهاجرت الکتریکی منجر به افزایش مقاومت می شود و SEM تأیید می کند که سیم فلزی نازک تر می شود).

مکانیسم عدم موفقیت یک مدل خرابی را بر اساس پدیده ها ، به عنوان مثال ، تزریق حامل داغ (HCI) ایجاد می کند: آسیب اکسیژن دروازه منجر به رانش ولتاژ آستانه می شود. مهاجرت الکتروشیمیایی (ECM): مهاجرت یون های فلزی در حضور رطوبت برای تشکیل رشته های رسانا.

3. پیشنهادات برای بهبود شامل بهینه سازی طراحی (به عنوان مثال ، اضافه کردن مدار حفاظت ESD) ، بهبود فرآیند (به عنوان مثال ، بهینه سازی دمای رسوب فلز) یا تنظیم شرایط کاربردی (به عنوان مثال ، کاهش ولتاژ عملیاتی).

نمونه ای از یک فرآیند مورد شکست معمولی

مورد: یک تراشه مدیریت انرژی در گروه های درجه حرارت بالا شکست می خورد

آزمایش الکتریکی: جریان نشت به طور غیر طبیعی در دمای بالا افزایش می یابد و به یک ماژول LDO قفل می شود.

X-Ray CT: ریزگردها در توپ های لحیم کاری داخل بسته یافت شد.

مشخصات FIB/SEM: تأیید کنید که ترک باعث تماس ضعیف خط برق می شود و استرس حرارتی در دماهای بالا افزایش می یابد.

تجزیه و تحلیل EDS: آلودگی گوگرد در رابط توپ لحیم کاری (از ماده قالب گیری).

نتیجه گیری: عنصر گوگرد مواد بسته بندی باعث خوردگی اتصالات لحیم شده می شود و مشکل پس از بهبود فرآیند بسته بندی حل می شود.

چالش های فنی کلیدی و اقدامات متقابل

چالش	راه حل
تشخیص نقص نانو دشوار است	با وضوح بالا SEM/TEM (TEM)
تراشه های انباشته چند لایه برای تجزیه و تحلیل پیچیده هستند	ترکیب اچ کردن لایه به لایه فیبر و فناوری بازسازی سه بعدی
خرابی های نرم (خرابی های متناوب) برای تولید مثل دشوار است	از تجزیه و تحلیل سیگنال پویا (DSA) استفاده کنید

توالی تجزیه و تحلیل اقدامات احتیاطی:

برای جلوگیری از از دست دادن اطلاعات کلیدی ، از اصل "عدم تخریب قبل از تخریب" پیروی کنید. محافظت از نمونه: پس از باز شدن ، درمان انفعال سطح (مانند آبکاری طلا) باید به موقع انجام شود تا از تأثیر اکسیداسیون در مشاهده جلوگیری شود. اعتبارسنجی متقاطع داده ها: یک روش واحد ممکن است اشتباه داشته باشد ، و تأیید مشترک چند فناوری لازم است. تجزیه و تحلیل خرابی تراشه مانند "حل یک مورد" است ، که به منطق سختگیرانه و وسایل متنوع نیاز دارد ، همراه با استراتژی های مترقی "ماکرو → میکرو" ، "خصوصیات فیزیکی الکتریکی" ، و در نهایت مدیریت شکست حلقه بسته را تحقق می بخشد.