聚焦离子束分析技术-在汽车级芯片的失效分析

质量保证在汽车行业的重要性


在汽车制造领域，质量是企业的生命线，因此汽车制造商和他们的电子配件供应商都必须对其产品的质量提供严格的保证。这些保证通常包括时间限制和行驶里程的限制。在与汽车制造商签订的合同中，电子供应商必须同意这些质量保证条款，并处理制造商提出的关于产品故障的投诉。


芯片失效分析的复杂性


芯片失效分析的过程相当复杂，尤其是对于裸芯片的分析。这包括将裸芯片从其基板上移除、重新封装、进行电性失效分析和物理失效分析等步骤。电性失效分析可能包括使用原始的出厂测试程序重新测试芯片、在板级上模拟芯片的实际应用环境进行测试、以及对芯片的每个功能进行验证。对于复杂的芯片，如微处理器，还需要对内部的闪存模块进行测试，因为这些模块在芯片工作前是首先被使用的，并且也是最容易出现问题的部分。

X 射线检查仪

物理失效分析的关键作用


物理失效分析是确定芯片电性能失效确切原因的关键步骤。这一过程需要使用多种精密的测试分析设备，包括但不限于宏观目检、X射线检查、扫描原子力检测、电流-电压曲线检测、板级测试、封装层剥落、内部光学检查、液晶分析检查、光电子显微检测、激光扫描技术、探针法测试和聚焦离子束分析技术等。

聚焦离子束（Focused Ion Beam，简称FIB）分析技术是一种非常强大的微纳加工和分析工具，它在半导体行业的失效分析（Failure Analysis，简称FA）中扮演着重要角色。

在汽车级芯片的失效分析中，FIB技术的应用尤为关键，因为汽车级芯片需要满足极高的可靠性和安全性标准。以下是FIB技术在汽车级芯片失效分析中的一些主要应用：

1. 截面制备（Cross-Sectioning）：

FIB可以用来精确切割芯片，制备截面样品，以便于通过扫描电子显微镜（SEM）观察芯片内部结构。这对于分析芯片内部的物理缺陷、材料问题或工艺问题至关重要。

2. 电路修改和调试（Circuit Editing and Debug）：

FIB技术可以用来物理修改电路，例如，通过切断或连接特定的电路路径来隔离故障区域，或者改变电路配置以进行调试。

3. 透射电子显微镜（TEM）样品制备：

FIB可以制备非常薄的TEM样品，这对于分析纳米尺度的缺陷和材料特性非常有用。

4. 缺陷定位和分析：

在汽车级芯片中，即使是微小的缺陷也可能导致严重的安全问题。FIB可以用来精确定位这些缺陷，并进行详细的分析。

5. 微电路的修改和测试：

FIB可以用来修改微电路，以测试不同的设计变更对芯片性能的影响，这对于改进设计和提高可靠性至关重要。


6. 三维结构分析：

FIB结合三维成像技术，可以对芯片内部的三维结构进行分析，这对于理解复杂的三维集成电路结构特别有用。


7. 快速物理分析：

在失效分析中，快速定位问题并提供解决方案至关重要。FIB技术可以提供快速的物理分析，帮助工程师迅速响应失效问题。


8. 材料分析：

FIB可以与能量色散X射线光谱（EDS）等分析工具结合使用，以分析芯片材料的化学成分，这对于识别材料问题和污染非常有帮助。

9. 纳米尺度加工：

FIB技术可以在纳米尺度上进行精确的加工，这对于分析和修改纳米尺度的器件和结构非常有用。

10. 芯片解密和逆向工程：

虽然这通常不是汽车级芯片失效分析的主要目的，但在某些情况下，FIB技术可以用来解密芯片或进行逆向工程，以理解其工作原理和设计。

FIB技术在汽车级芯片的失效分析中提供了一种非常灵活和强大的工具，可以帮助工程师更好地理解和解决芯片中的问题，从而提高汽车级芯片的可靠性和安全性。