失效分析是針對產(chǎn)品、部件或系統(tǒng)在預(yù)期使用中出現(xiàn)功能異常、性能下降、損壞乃至失效的現(xiàn)象，運用科學(xué)方法追溯根源、明確機理，并提出改進方案以預(yù)防類似問題的系統(tǒng)性技術(shù)活動，核心是解答 “為何失效、如何發(fā)生、怎樣避免”，廣泛應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體、汽車等多領(lǐng)域。
其核心價值顯著：一是解決當(dāng)下問題，快速定位故障根源，如芯片燒毀、零部件斷裂等，縮短排查時間，減少生產(chǎn)停滯與投訴損失；二是預(yù)防未來風(fēng)險，通過分析材料老化、設(shè)計缺陷等失效機理，優(yōu)化設(shè)計、改進工藝，從源頭降低失效概率；三是支撐質(zhì)量與研發(fā)，研發(fā)階段可模擬失效測試驗證可靠性，量產(chǎn)階段能監(jiān)控批次質(zhì)量，是質(zhì)量保證和技術(shù)迭代的關(guān)鍵。
以電子 / 半導(dǎo)體領(lǐng)域為例：首先確認(rèn)失效現(xiàn)象，記錄產(chǎn)品異常表現(xiàn)，核對使用環(huán)境、生產(chǎn)批次等信息；接著進行非破壞性分析，用外觀檢查、電性能測試等手段初步排查；若需進一步定位，再開展破壞性分析，如芯片開封、截面研磨等；隨后結(jié)合檢測數(shù)據(jù)判斷失效機理，最后提出并跟蹤改進方案。
應(yīng)用場景豐富多樣：半導(dǎo)體領(lǐng)域，分析芯片失效，是相關(guān)企業(yè)的核心技術(shù)環(huán)節(jié)；汽車領(lǐng)域，排查車載電子與機械部件失效，保障行車安全；醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，定位診斷與植入設(shè)備問題，關(guān)乎醫(yī)療安全；司法鑒定領(lǐng)域，分析失效產(chǎn)品，為責(zé)任認(rèn)定提供技術(shù)依據(jù)。
失效分析是連接故障解決與質(zhì)量提升的橋梁，既是企業(yè)應(yīng)對突發(fā)問題的 “急救工具”，也是推動產(chǎn)業(yè)向高可靠性、高安全性發(fā)展的 “技術(shù)基石”。
·SAT ·2DX-Ray ·3D X-Ray:ZEISS Xradia 620 Versa
3D X-Ray:
實現(xiàn)大工作距離下大尺寸樣品的高分辨率成像,最高分辨率可達0.5μm;
電壓范圍:30KV-160KV,最大輸出功率:25W;
樣品臺行程:50mm*100mm*50mm。
1、失效位置定位
InGaAs | OBIRCH | Themal | |
Power限制 | 可外接 | 25V/100μA,10V/100mA | 可外接 |
分析速度 | 快 | 快 | 快 |
捕捉特性 | 光子 | 激光加熱后的電阻變化 | 熱(可不進行破壞) |
波長范圍 | 900nm~1700nm | NA | 3.7μm~5.2μm |
分析案件 | MOSFET漏電IC漏電(μA級) | IC短路.電阻式漏電 | IC漏電.短路PCB短路，LU失效定位 |
不易分析特性 | 金屬遮蔽,電阻式缺陷.不發(fā)光缺陷 | 金屬遮蔽且不易加熱.多晶電阻或偏壓電場的干擾 | 功耗較小,熱度低 |
2、樣品制備
·Polish:進行定點/非定點研磨,結(jié)合Ion Milling的使用給出更清晰的截面效果。
·Decap:金線、銅線、鍍鈀銅線、銀線,各種封裝,包括超小封裝。
·Delayer:RIE通過采用O2、CF4、CHF3、SF6等等離子氣體可以去除Oxide、Nitride、Polyimide、si等材質(zhì),結(jié)合物理研磨對高階芯片及BSI樣品進行去層。
3、SEM掃描電子顯微鏡/Dual Beam FIB 雙束聚焦離子束
HWD的掃描電鏡包含多品牌的冷場和熱場SEM。滿足高分辨的觀察;配備EDS,能夠?qū)悠愤M行表面成份分析。YAG探頭可提供更清晰的圖片。同時配備多臺DB FIB進行納米級樣品制備,冷、熱場相結(jié)合,實現(xiàn)為客戶收集更全面數(shù)據(jù)的效果。
4、FIB CKT 線路修補
FIB 線路修補設(shè)備Thermo ScientificTM CENTRIOS
線路修補設(shè)備可以對鋁制程、銅制程、金制程樣品進行電路修改。
5、納米探針 Nanoprober NP8000
規(guī)格 | 用途 |
100eV探測電壓 | 有效避免電荷積累,增加SEM解析度,確保對于最先進制程器件無輻照電性損傷 |
DI-EBAC:施加電壓的EBAC功能 | 最大200nA 束流，使更低倍率下捕捉hotspot成為可能，提高分析效率;相應(yīng)升級DI-EBAC放大器,甚至可對低至10Ω以下的short進行定位,完整表征電流回路 |
EBAC | 發(fā)現(xiàn)低至~100Ω的3D互連結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵故障 |
PulsingIV量測 | 偵測閘極高阻之現(xiàn)象 |
IV量測:0.1fA/0.5V測量分辨率 | 可支持8根針量測 |
高低溫測試 | -50℃~150℃復(fù)現(xiàn)高溫/低溫故障 |
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