芯片质量缺陷损失重大，如何早发现早解决？

IC，即集成电路，是现代电子科技的基石，作为一种微型电子器件或部件，它扮演着大多数电路的核心与智慧中枢的角色。几乎在每一块电路板上，你都能发现它的身影，其质量之重要性不言而喻，堪称至关重要。

今天以IC失效为例，通过X-ray检查、失效现象确认、超声扫描、开封观察、定位分析、SEM形貌观察、FIB切割分析等分析测试手段查询其失效原因，并最终分析总结提出改善建议。

测试分析

1 外观检查+无损检测

某型号IC出现失效，经定位为HOST IC的 PIN38对GND短路。

外观检查：NG件表面丝印清晰，未发现明显的破损、烧毁等明显异常。

无损检测：NG件内部结构完整，内部键合区域未发现烧毁及搭接现象。

2 失效现象确认

测试结果显示：OK1的pin38对pin60（VSS）有漏电现象，其它引脚间也存在漏电现象。

3 超声扫描

扫描结果显示：聚焦到晶圆芯片表面，未发现NG1晶圆表面存在明显分层；聚焦到芯片框架，发现框架部位存在分层，但分层位置不在芯片键合区，不会导致芯片漏电失效。

4 开封观察

开封结果显示：NG1中间区域有疑似烧毁现象，其他区域未发现明显烧毁。

5 定位分析

定位结果显示：NG1通过定位发现有明显的漏电点，漏电点的位置与开封观察发现的疑似烧毁位置一致，而芯片其他区域未发现明显的漏电点。

6 SEM形貌观察

观察结果显示：NG1定位显示的漏电区域有明显的烧毁现象，烧毁旁边也发现有明显的裂纹。

7 FIB切割分析

对失效芯片烧毁位置进行FIB切割，观察其烧毁区域的形貌。

经过多次切割后观察发现：

（1）第一次切割观察时，芯片内部发现存在空洞及裂纹，空洞周边形状规则，未发现烧毁的迹象，说明空洞是本身存在的；

（2）第二次切割观察时，第一次发现的空洞在减小，且在上下两层间发现有金属，上下两层间有金属也应属于芯片本身缺陷；

（3）第三次、第四次切割时，单层线路周边内部出现了烧毁，且内部发现有多处空洞。

结论

分析：

（1）失效IC表面无明显的烧毁、裂纹等迹象，X-ray检查也未发现内部结构、键合有明显烧毁的现象，因此可排除IC因大电流导致的烧毁；

（2）通过引脚间的半导体特性测试，确认pin38对pin60（VSS）有漏电现象，其他引脚也发现有漏电现象。超声扫描发现失效IC框架有分层现象，但不在键合区，不会导致芯片失效；

（3）开封观察发现有疑似烧毁的现象，通过定位分析及SEM观察，确认其失效IC内部存在烧毁现象；

（4）通过FIB切割观察发现，失效芯片单层线路有空洞及烧毁，且上下层之间存在金属，第一次切割时单层线路存在空洞，空洞周边无明显的烧毁，因此属于物料本身缺陷；继续切割后上下层之间出现金属，也应属于物料本身缺陷。

总结：

本案件中失效晶元内部线路层中发现有空洞现象，会导致晶元内部线路变窄从而引起线路的通流能力下降，最终导致晶元内部线路烧毁，而晶元内部存在空洞属于物料本身缺陷。

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