微電子器件可靠性失效分析程序

微電子器件可靠性失效分析程序第一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六本章主要討論：失效分析概論失效分析的目的意義、基本內(nèi)容、要求、失效模式及分布、失效機(jī)理及定義失效分析程序失效環(huán)境調(diào)查、失效樣品保護(hù)、失效分析方案設(shè)計(jì)、外觀檢查、電測(cè)、應(yīng)力試驗(yàn)分析、故障模擬分析、內(nèi)部分析、糾正措施、結(jié)果驗(yàn)證失效分析技術(shù)以失效分析為目的的電測(cè)技術(shù)、無損失效分析技術(shù)、樣品制備技術(shù)、顯微形貌像技術(shù)、以測(cè)量電壓效應(yīng)為基礎(chǔ)的失效分析定位技術(shù)、以測(cè)量電流效應(yīng)為基礎(chǔ)的失效分析定位技術(shù)、電子元器件化學(xué)成分分析技術(shù)、失效分析技術(shù)列表失效分析主要儀器設(shè)備與工具光學(xué)顯微鏡、x射線透視儀、掃描聲學(xué)顯微鏡、塑封器件噴射腐蝕開封機(jī)、等離子腐蝕機(jī)、反應(yīng)離子腐蝕機(jī)、聚集離子束系統(tǒng)、掃描電子顯微鏡及x射線能譜儀、俄歇電子能譜儀、二次離子質(zhì)譜儀、透射式電子顯微鏡、電子束測(cè)試系統(tǒng)、顯微紅外熱像儀、光輻射顯微鏡、內(nèi)部氣氛分析儀、紅外顯微鏡

第四章失效分析2第二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.2失效分析程序

回顧基本技術(shù)術(shù)語失效——喪失功能或降低到不能滿足規(guī)定的要求。失效模式——失效現(xiàn)象的表現(xiàn)形式，與產(chǎn)生原因無關(guān)。如開路、短路、參數(shù)漂移、不穩(wěn)定等失效機(jī)理——失效模式的物理化學(xué)變化過程，并對(duì)導(dǎo)致失效的物理化學(xué)變化提供了解釋。如電遷移開路，銀電化學(xué)遷移短路應(yīng)力——驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品完成功能所需的動(dòng)力和加在產(chǎn)品上的環(huán)境條件。是產(chǎn)品退化的誘因。繼電器、鋁電解、DC/DC、連接器的失效原因3第三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六失效分析是器件失效后進(jìn)行的一種檢查，以驗(yàn)證所報(bào)告的失效模式和確定失效機(jī)理。失效分析的內(nèi)容，是指為完成失效分析應(yīng)進(jìn)行哪些工作；而失效分析程序是指進(jìn)行失效分析的計(jì)劃和步驟，它們是密切相關(guān)的，是對(duì)同一問題的不同側(cè)面的敘述。失效分析的內(nèi)容與程序4第四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六失效分析的目的:找出失效原因追溯產(chǎn)品的設(shè)計(jì)（含選型）﹑制造﹑使用、管理存在的不良因素提出糾正措施，預(yù)防失效的再發(fā)生，改進(jìn)管理提高產(chǎn)品可靠性，降低全壽命周期成本問題:

某器件發(fā)生失效，請(qǐng)你分析﹑處理，你如何進(jìn)行這一工作?5第五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六鋁電解電容器潛在失效因素6第六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六失效分析的基本方法與程序7第七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六先調(diào)查了解與失效有關(guān)的情況（線路、器件類型、運(yùn)用時(shí)應(yīng)力條件、失效現(xiàn)象等），后分析失效元器件。先外部分析，后內(nèi)部（解析分析）。先進(jìn)行非破壞性分析，后進(jìn)行破壞性分析。失效分析的原則：8第八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六

包括：失效情況調(diào)查，失效模式鑒別，失效特征描述，假設(shè)失效機(jī)理，證實(shí)失效機(jī)理，提出糾正措施和新的失效因素的考慮等。失效分析著重于查明失效模式，追查失效機(jī)理以及探討改進(jìn)方法。(1)失效情況的調(diào)查：

a．器件的有關(guān)信息。

b．使用信息。

c．環(huán)境信息。

d．失效現(xiàn)象。

e．失效的過程。失效分析的基本內(nèi)容:9第九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六（2）鑒別失效模式：

a．電特性測(cè)試

b．用立體顯微鏡檢查外觀（3）失效特征描述：

利用高倍立體和金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡等設(shè)備觀察失效部位的形狀、大小、位置、顏色、機(jī)械和物理結(jié)構(gòu)、物理特性等，科學(xué)的表征和闡明與上述失效模式有關(guān)的各種失效現(xiàn)象。失效分析的基本內(nèi)容:10第十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六(4)失效機(jī)理假設(shè)：

以半導(dǎo)體器件失效機(jī)理的有關(guān)理論為根據(jù)，結(jié)合線路材料、工藝、設(shè)計(jì)理論及經(jīng)驗(yàn)，假設(shè)可能的失效內(nèi)因和外因。(5)失效機(jī)理證實(shí)：

選用有關(guān)的分析、試驗(yàn)和觀測(cè)設(shè)備對(duì)失效樣品進(jìn)行仔細(xì)分析，驗(yàn)證失效機(jī)理的假設(shè)是否屬實(shí)，有時(shí)需拿合格同種器件進(jìn)行類似的破壞性試驗(yàn)，觀察是否產(chǎn)生相似的失效現(xiàn)象。(6)提出糾正措施：

根據(jù)失效分析結(jié)果，提出防止產(chǎn)生失效的設(shè)想和建議，它包括工藝、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、線路、材料、篩選方法和條件、使用方法和條件、質(zhì)量控制和管理等。失效分析的基本內(nèi)容:11第十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六失效分析的程序：

對(duì)失效器件的分析，每一個(gè)步驟都要根據(jù)器件失效情況合理制定，每一個(gè)步驟都要取得必要的信息。但是許多分析步驟是破壞性的，不能重復(fù)進(jìn)行。安排失效分析程序時(shí)，應(yīng)先非破壞，后破壞的原則進(jìn)行。失效樣品往往只有一個(gè)，十分寶貴，所以分析時(shí)應(yīng)按程序小心進(jìn)行，防止靜電、電浪涌、機(jī)械應(yīng)力損傷器件，造成新的失效，使原來的失效無法真正的找出原因。12第十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六失效分析流程圖:13第十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、失效環(huán)境調(diào)查圍繞失效必須詳細(xì)了解如下信息：批次認(rèn)可。產(chǎn)品數(shù)據(jù)、存貨量和儲(chǔ)存條件。

發(fā)現(xiàn)失效的地點(diǎn)和時(shí)間。工藝過程、外場(chǎng)使用情況及失效日期。產(chǎn)品記錄。產(chǎn)品在制造和裝配工藝過程中的工藝條件、交貨日期、條件和可接受的檢查結(jié)果，裝配條件和相同失效發(fā)生的有關(guān)記錄等。工作條件。電路條件、熱/機(jī)械應(yīng)力、操作環(huán)境（室內(nèi)/外、溫度、濕度、大氣壓）、失效發(fā)生前的操作失效詳情。失效類型（特性退化、完全失效或間歇性失效）、失效比例和批次情況、失效現(xiàn)象（無功能、參數(shù)變壞、開路、短路）失效分析流程:14第十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、失效樣品保護(hù)對(duì)于由于機(jī)械損傷和環(huán)境腐蝕引起的失效結(jié)果，必須對(duì)元器件進(jìn)行拍照保存其原始形貌為避免進(jìn)一步失效，樣品在傳遞和存放過程中必須特別小心以保證避免環(huán)境（溫度和濕度）應(yīng)力、電和機(jī)械對(duì)應(yīng)力元器件的進(jìn)一步損傷，在傳遞一些小的元器件時(shí)必要的裝載必須保證。

15第十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、失效分析方案設(shè)計(jì)目的：嚴(yán)格按順序有目的選擇試驗(yàn)項(xiàng)目，避免盲目性、失誤甚至丟失與失效有關(guān)的痕跡，節(jié)省時(shí)間，以便快速準(zhǔn)確地得到失效原因的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷失效機(jī)理。明確：分析過程中選擇什么項(xiàng)目、觀察什么現(xiàn)象。試驗(yàn)分析中密切觀察和收集證據(jù)如照片、有用數(shù)據(jù)處理。失效品唯一開封方式16第十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六四、外觀檢查步驟：肉眼觀察。失效與好的器件之間差異光學(xué)顯微鏡4-80倍立體50-2000倍掃描電子顯微鏡（SEM）表面擊穿、外來物、長(zhǎng)須、玷污或遷移原子吸收光譜元素分析電子探針微分析儀（EPMA）

17第十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六18第十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六19第十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六BallGridArray(球柵陣列結(jié)構(gòu)的PCB)，它是集成電路采用有機(jī)載板的一種封裝法。它具有:①封裝面積減少②功能加大，引腳數(shù)目增多③PCB板溶焊時(shí)能自我居中，易上錫④可靠性高⑤電性能好，整體成本低等特點(diǎn)。

20第二十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六X射線能量色散光譜儀二次離子質(zhì)譜儀21第二十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六四、外觀檢查目檢的項(xiàng)目：灰塵沾污管腳變色由壓力引起的引線斷裂機(jī)械引線損壞封裝裂縫金屬化遷移晶須22第二十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六五、電測(cè)電特性測(cè)試直流特性測(cè)試波形記錄儀、微微安培計(jì)、示波器失效模式測(cè)試使用條件的23第二十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六六、應(yīng)力實(shí)驗(yàn)分析溫度、電壓、電流、功率、濕度、機(jī)械振動(dòng)、沖擊、恒定加速度、熱沖擊、溫度循環(huán)等評(píng)估應(yīng)力分布應(yīng)力范圍確定元器件安全工作的極限應(yīng)力水平24第二十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六七、故障模擬分析重現(xiàn)失效現(xiàn)象過電保護(hù)不足、電路布線的干擾、熱分布不當(dāng)實(shí)際電路模擬、示波器沾污引起的參數(shù)漂移、間歇性短路、斷路

—環(huán)境應(yīng)力下模擬試驗(yàn)?zāi)M應(yīng)用分析全溫度參數(shù)測(cè)試瞬時(shí)短路、斷路的試驗(yàn)分析高溫和高溫電偏置試驗(yàn)25第二十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六八、內(nèi)部分析非破壞的內(nèi)部分析X射線檢查封裝內(nèi)部的缺陷如芯片的黏結(jié)空洞、內(nèi)部多余物、其它結(jié)構(gòu)上的缺陷聲學(xué)掃描檢測(cè)內(nèi)部各界面的黏結(jié)情況塑封元器件的分層現(xiàn)象殘留氣體分析芯片表面污染是金屬或陶瓷封裝失效的原因,則需對(duì)密封腔體的殘余氣體進(jìn)行定量分析，尤其是水汽或腐蝕性氣體密封性檢查金屬或陶瓷封裝在氮?dú)饣蚋稍餁怏w中；

檢測(cè)方法:氦原子示蹤法檢測(cè)細(xì)小的泄漏、氟碳化合物檢測(cè)較大的漏氣檢測(cè)小裂縫、焊接材料的虛焊、焊接部位的針孔、密封封裝中缺陷；26第二十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六八、內(nèi)部分析破壞性的內(nèi)部分析開封失效點(diǎn)定位芯片：缺陷隔離技術(shù)（電子束測(cè)試、光發(fā)射分析、熱分析和OBIC光束感生電流技術(shù)）芯片鈍化層去除等離子體刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕、化學(xué)腐蝕物理分析雜質(zhì)和合成物分析二次電子、二次射線、二次離子確定失效機(jī)理27第二十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六28第二十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六九、糾正措施工藝、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、線路、材料、篩選方法和條件、使用方法和條件、質(zhì)量控制和管理等各個(gè)方面29第二十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六十、結(jié)果驗(yàn)證生產(chǎn)單位固有可靠性使用單位使用可靠性失效分析單位分析水平30第三十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六31第三十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六32第三十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六33第三十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六34第三十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六35第三十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六36第三十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六開封前：

對(duì)失效器件本身(線路、結(jié)構(gòu)、版圖、工藝、性能，材料等)應(yīng)作全面了解。例：不是自己的器件失效情況的調(diào)查，總結(jié)失效數(shù)據(jù)。包括：失效器件類型、外殼、封裝類型、生產(chǎn)廠、生產(chǎn)日期和批號(hào)；使用單位，使用器件的設(shè)備名稱，失效部位，累計(jì)運(yùn)行，功能：例：周圍有高壓線失效時(shí)的環(huán)境（調(diào)試、運(yùn)行、高溫、振動(dòng)、沖擊、驗(yàn)收和現(xiàn)場(chǎng)使用），失效時(shí)間，失效現(xiàn)象（開路、短路、無功能、參數(shù)變化、判別標(biāo)準(zhǔn)等），失效判斷人。復(fù)測(cè)電特性，驗(yàn)證失效情況。所得結(jié)果是否與所報(bào)告的失效情況是否相符，不符時(shí)要考慮是否器件特性改變？是時(shí)好時(shí)壞的問題，還是原來數(shù)據(jù)有誤？例：拿回來測(cè)正常初步電測(cè)試；驗(yàn)證失效數(shù)據(jù)。分功能參數(shù)測(cè)試和非功能，前者對(duì)全部電參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，后者為腳與腳之間的測(cè)試。并與同類正常器件比較，由差別估計(jì)失效部位與原因。腿與腿之間的測(cè)試，外觀鏡檢對(duì)管殼進(jìn)行密封性檢查，是否存在漏氣。水汽含量的測(cè)試。必要時(shí)進(jìn)行X射線照相，以檢查器件結(jié)構(gòu)是否正常，有無多余物存在，也可以進(jìn)行管殼內(nèi)水汽含量分析，判別失效是否與水汽有關(guān)。失效模式的分類與統(tǒng)計(jì)。37第三十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六

根據(jù)器件的結(jié)構(gòu)和封裝形式，采取不同方法，確保不損傷晶片、引線等情況下，暴露芯片的表面，以便進(jìn)行隨后的觀察和測(cè)量。TO-5型金屬管殼,可用金屬管殼開啟器或機(jī)械方式打開。雙列直插式陶瓷封裝，將樣品底座夾緊，在蓋板密封處放一刀片，小心輕敲刀片，直到蓋板逐步松開、分離。也可對(duì)封接處用銼刀或砂紙研磨，待磨薄后或出現(xiàn)小孔時(shí)，用尖針插入，將蓋板撬起。塑封器件：①使用發(fā)煙硝酸(70℃~80℃)或硫酸(200℃~250℃)溶解，去離子水洗凈，無水乙醇脫水。②利用氧等離子體進(jìn)行干法腐蝕，將環(huán)氧樹脂裂解變成粉末。開封：38第三十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：39第三十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：

在集成電路的反向設(shè)計(jì)和失效分析中，封裝需要部分打開或全部打開。在失效分析中的大多數(shù)情況下，應(yīng)對(duì)集成電路進(jìn)行部分打開，外引線則被完整地保留下來這樣我們就可以IC加電工作，同時(shí)又不影響在顯微鏡下觀察管芯。在失效分析時(shí)采用液晶熱記錄儀或熱電子分析儀定位IC芯片的缺陷都需先將電路封裝部分打開。對(duì)于陶瓷管殼來說，部分打開比較容易,而對(duì)于塑料封裝，則要復(fù)雜得多，常常需要使用多種腐蝕方法才能達(dá)到目的。1.引言40第四十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：2.1移去被焊接好的金屬帽帶有金屬帽的陶瓷封裝可以通過解焊金屬帽打開封裝(軟焊料250℃,硬焊350℃)用于解脫管芯合金的設(shè)備對(duì)此很適合。另一種簡(jiǎn)單而又常用的方法是通過在金屬蓋和陶瓷之間插入硬刀片或薄鑿子,金屬蓋一旦蹺起一點(diǎn)整個(gè)蓋子便很容易脫下。這種方法不僅操作簡(jiǎn)單而且不會(huì)引入熱應(yīng)力;但應(yīng)注意這種方法有破壞管殼的危險(xiǎn)。如果這一危險(xiǎn)性是不可接受的,那么采用在金鋼磨盤上磨掉管帽可以得到期望的結(jié)果,但是這一過程是相當(dāng)耗時(shí)的。2.陶瓷封裝的打開41第四十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：2.2移去粘在一起的陶瓷蓋有些封裝(如PGA)常常通過粘合陶瓷蓋來密封電路，這可以將IC放入發(fā)煙硝酸中蒸煮分解環(huán)氧樹脂的粘附而移去肉瓷蓋由于粘附強(qiáng)度不同這一過程常常需要幾個(gè)小時(shí)并輔助以錘子和鋒利的鑿子，用力機(jī)械地移去蓋子則是一種既快又無侵蝕性的方法，但是粘附劑首先必須加熱軟化。這里有一個(gè)技巧問題,就是僅加熱蓋帽(至550~600℃)而保持封裝和管芯盡可能地冷。.2.陶瓷封裝的打開42第四十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：

當(dāng)前許多IC封裝都采用塑封,因此打開塑封IC的技術(shù)是一種常用技術(shù)。IC用的塑封料大多是高聚合(硬化)環(huán)氧樹脂或有機(jī)硅，只有用化學(xué)方法才能剝開封裝。此法帶有腐蝕性，常采用發(fā)煙硝酸和濃硫酸。其它化學(xué)品,如堿性溶液和有機(jī)溶劑的混合物對(duì)胺硬化的酚醛環(huán)氧樹脂(目前使用較廣)有一定的作用。它們還可以用來腐蝕特殊的物質(zhì)或用來移去保護(hù)層。3.塑料封裝的打開43第四十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開44第四十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開45第四十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開46第四十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開47第四十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開48第四十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開49第四十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開50第五十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開51第五十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開52第五十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開53第五十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：3.塑料封裝的打開54第五十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：

子中，并浸入熱酸中反應(yīng)時(shí)間依賴于塑封材料的多少和它的硬度，正常情況下為3-7分鐘。對(duì)于相當(dāng)大的封裝器件，可以先用金剛鋸將多余部分鋸掉，這樣既保證了網(wǎng)籃有足夠的空間盛放IC，又可以避免大量塑封樹脂不必要的分解。完全暴露的芯片用與部分打開封裝相同的方法清洗和吹干。先用丙酮噴洗，再將盛芯片的籃子依次浸入丙酮、去離子水和異丙醇中超聲清洗(各5-10秒鐘)。超聲在很大程度上保證了清洗效果，因此這一步是必不。殘余的鍵合金絲可以在立體顯微鏡處理下用鑷子拉掉，以方便后面進(jìn)一步的分析。在有銀存在的情況下，有時(shí)也能觀察到枝蔓狀晶體的生長(zhǎng)。55第五十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：

另一種快速全部打開塑封的方法是將塑封IC放在熱板電爐上加熱，熱至約400℃時(shí)，將它放在一種特殊的臺(tái)鉗之間，使得臺(tái)鉗的兩邊刀刃一邊對(duì)準(zhǔn)IC上半邊封裝樹脂，另一邊對(duì)準(zhǔn)其下半邊封裝樹脂,然后用力夾割便可使塑封IC上下兩半分開。如果塑封粘附很牢，則有可能損壞管芯。但如果芯片上面有一層有機(jī)硅或聚酞亞胺涂層，那么裂解是非?？煽康?。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)除節(jié)省時(shí)間外，還有在開封過程中管芯不會(huì)受化學(xué)侵蝕,因此可以獲得有關(guān)芯片表面可能腐蝕的準(zhǔn)確情況。當(dāng)懷疑IC芯片表面被腐蝕失效時(shí)，常采用這種方法。3.4機(jī)械方法全部打開塑封56第五十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：

在封裝之前半導(dǎo)體IC經(jīng)常用塑料涂層覆蓋芯片，這種涂層有以下幾個(gè)作用：①保護(hù)芯片免受機(jī)械力(如：封裝熱張力)影響;②接觸孔的機(jī)械穩(wěn)定性③防止化學(xué)侵蝕;④對(duì)于存儲(chǔ)器可以起屏蔽α射線的作用。有機(jī)硅和聚酞亞胺因其帶有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)特殊應(yīng)用而成為涂層常選用材料。一般的工藝是將涂層材料在沒有硬化的狀態(tài)下滴到完好合格的管芯上并經(jīng)硬化處理。涂層厚為20-400μm不等。亞胺材料也可以在光刻以后沉淀在芯片表面并且硬化處理。這些塑料都是高度聚合的，因此通常本質(zhì)上是不溶解的，象封裝用化合物一樣，只能用化學(xué)方法分解，或者通過適當(dāng)溶劑的延伸行為引起塑料膨，膨脹物可以通過機(jī)械方法移去(例如:反復(fù)運(yùn)用超聲)。3.5去掉保護(hù)層57第五十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：

市場(chǎng)上雖有許多化學(xué)物品，但是用來移去徐層材料的大多數(shù)是幾種試劑的混合物。各種混合物的作用是不同的,應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行選擇。由于涂層硬度對(duì)腐蝕過程起著重要的作用。所以本文僅給出總的指標(biāo)。(1)去掉聚酷亞胺下面列出的方法適合于移去聚酞亞胺涂層。由于這些方法都需要在高溫下進(jìn)行，因此務(wù)必在通風(fēng)柜中操作。將幾種方法介紹如下：①140℃下,在乙二胺中煮15-60分鐘。.②120-130℃下在乙二胺與醋酸的混合物(體積比為31)中煮10~30分鐘(開始時(shí)必須小心地慢慢倒入混合物并攪拌之)。③90℃下在一水氧化肼(80%)和乙二胺的混合物(體積比7：3)中煮10~20分鐘。④用發(fā)煙硝酸處理。當(dāng)塑封樹脂在發(fā)煙硝酸中被分解時(shí),任何存在的聚酰亞胺同時(shí)被去掉，只是在腐蝕之后要移去亞胺殘余物。3.5去掉保護(hù)層58第五十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：(2)去掉有機(jī)硅根據(jù)其化學(xué)組成有機(jī)硅也是可以被除去的。若是膠狀有機(jī)硅則用異丙醇即可。如果已經(jīng)固化，并牢固地粘合，可采用長(zhǎng)時(shí)間軟化或在下列幾種特殊溶劑中反復(fù)煮就可得到預(yù)期的效果。①四甲基胍140℃，20-30分鐘。②膽堿溶液，60℃。③90%的n-butylamine和5%的oleieacid的混合物70-80℃，6.0分鐘。3.5去掉保護(hù)層59第五十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六集成電路封裝的打開技術(shù)：

集成電路封裝的打開技術(shù)是IC設(shè)計(jì)和失效分析中必不可少的設(shè)計(jì)和分析人員若能熟練地掌握這些技術(shù)，則對(duì)開展和進(jìn)行工作非常有利。上面所提到的許多化學(xué)物品對(duì)人體是有害的，并且多是易燃物品。因此，在進(jìn)行操作時(shí)，必須遵守有關(guān)安全規(guī)則。由于熱酸和硝酸有強(qiáng)腐蝕性，操作要特別小心。另外廢液處理也應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。4.結(jié)束語60第六十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六開封后：

內(nèi)部鏡檢

用立體或金相顯微鏡檢查芯片，確認(rèn)內(nèi)部材料、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、工藝上是否有誤用、缺陷、或異常情況，是否有燒毀、腐蝕跡象，鏈合絲的形狀、尺寸、位置是否正確，芯片有無裂紋、外來異物，顏色是否正常，特別要觀察失效部位的形狀、尺寸、大小、顏色、結(jié)構(gòu)等。必要時(shí)要進(jìn)行照相紀(jì)錄。電學(xué)測(cè)試與開封前測(cè)試結(jié)果加以比較，是否有改變，管殼內(nèi)是否有水汽的影響。進(jìn)一步可將表面氧化層、鋁條去掉，用機(jī)械探針扎在有關(guān)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行靜態(tài)(動(dòng)態(tài))測(cè)試、判斷被隔離部分是否性能正常，分析失效原因。內(nèi)部節(jié)點(diǎn)測(cè)試，內(nèi)部探針確定失效部位；掃描電鏡分析（必要時(shí)）；去鋁、去SiO2、去鈍化層；各種涂層或薄膜可用不同方法去除(對(duì)芯片表面涂層可用化學(xué)法腐蝕去除；鈍化層可用氖等離子腐蝕，對(duì)SiO2及PSG層也可用稀氫氟酸腐蝕等；鋁層用激光束切斷，或用稀硫酸（鹽酸）溶去。)。61第六十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六開封后：

斷面觀察芯片剖面分析（磨角染色）對(duì)失效可疑部位如PN結(jié)、芯片斷面、管殼封接處等，可取下相關(guān)部分澆入石蠟或塑料中，制成磨片。對(duì)磨片經(jīng)過研磨、拋光、腐蝕及染色等步驟，將觀察目標(biāo)暴露出來，在金相顯微鏡下觀察、拍照。必要時(shí)進(jìn)行微區(qū)表面分析。有關(guān)物質(zhì)或材料的成分分析。62第六十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六芯片表面質(zhì)量缺陷判定標(biāo)準(zhǔn)：

芯片是一個(gè)由許多用肉眼看不見的微小的電容、電阻、晶體管等多種等效器件組成并由細(xì)微線路連接形成的具有一定功能的電器元件。按照芯片表面可觀圖形分為四大部分邊緣無圖區(qū)：由絕緣材料制造與相鄰芯片形成隔離的區(qū)域；壓焊區(qū)：由一個(gè)個(gè)正方形高純鋁制成，用于與其他電器元件連接的區(qū)域；線路區(qū)：由許多微小器件組成并由細(xì)微線路連接壓焊區(qū)的區(qū)域;鈍化層：是芯片表面的一層保護(hù)膜，整個(gè)芯片除壓焊區(qū)外其余都被保護(hù)膜所覆蓋。

63第六十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六芯片表面質(zhì)量缺陷的示例：

紅點(diǎn)邊緣缺陷崩邊殘?。ǘ噙叄┖陴刖€路區(qū)缺陷壓焊區(qū)缺陷64第六十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六芯片表面質(zhì)量缺陷的示例：紅點(diǎn)紅點(diǎn)是制造商在芯片切割工序之前對(duì)芯片的功能及有關(guān)參數(shù)逐一測(cè)試(既“中測(cè)”)時(shí),對(duì)測(cè)試不合格的產(chǎn)品打上紅色標(biāo)記。紅點(diǎn)：由芯片制造商在生產(chǎn)中確任的廢品，必須一眼看到并挑出作廢品（圖1）65第六十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六芯片表面質(zhì)量缺陷的示例：紅點(diǎn)紅點(diǎn)66第六十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六芯片表面質(zhì)量缺陷的示例：邊緣缺陷：是在劃片、裂片或其他制造過程中造成的廢品，主要有如下四種。劃偏：由于切割機(jī)刀片偏離正確方向，傷及到壓焊區(qū)或線路區(qū)的，判為廢品。（圖2）67第六十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六芯片表面質(zhì)量缺陷的示例：崩邊：主要由于芯片切割深度不夠，從而在裂片工序造成的芯片邊緣崩缺，觸及到芯片的保護(hù)環(huán)、壓焊區(qū)或線路區(qū)，判為廢品。（圖3）68第六十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六芯片表面質(zhì)量缺陷的示例：殘?。ǘ噙叄阂涣Ｍ暾男酒綆в辛硪涣Ｐ酒囊徊糠?，判為廢品。（圖4）69第六十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期六芯片表面質(zhì)量缺陷的示例：黑痣：制造商在大圓片邊緣刻上字母做標(biāo)記，當(dāng)該標(biāo)記進(jìn)入芯片的有效區(qū)域內(nèi)，這就形成如痣狀的黑點(diǎn)，判