芯片失效分析与先进工艺筛片分析(DPA)检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-04-02  

芯片失效分析与先进工艺筛片分析(DPA)是集成电路质量控制的核心环节,通过系统性技术手段定位器件失效根源并评估工艺可靠性。本文从检测项目、范围、方法及仪器四方面阐述关键流程,涵盖电性能测试、物理缺陷分析、材料表征等技术要点,为芯片设计优化与工艺改进提供数据支撑。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

电性能参数测试:包括漏电流测试、阈值电压漂移、I-V特性曲线分析及功能逻辑验证

物理结构缺陷分析:金属层短路/开路缺陷定位、栅氧层击穿点识别、接触孔异常检测

材料特性表征:介电层厚度测量、金属互连应力分析、界面扩散层成分测定

环境应力试验:高温反偏(HTRB)、温度循环(TC)、高加速寿命试验(HALT)

封装可靠性评估:焊球剪切强度测试、塑封料热机械性能分析、湿气敏感度分级

检测范围

器件类型:逻辑芯片(CPU/GPU)、存储器件(DRAM/3D NAND)、功率半导体(IGBT/MOSFET)

工艺节点:28nm及以下先进制程FinFET器件、第三代半导体GaN/SiC器件

失效阶段:晶圆级早期失效(ELF)、封装后功能失效(PPM级缺陷)、现场应用老化失效

封装形式:BGA/QFN/Flip-Chip/WLCSP等主流封装结构分析

特殊应用场景:汽车电子AEC-Q100验证、航天器件抗辐射能力评估

检测方法

非破坏性分析技术:

X射线透视成像(2D/3D-CT)定位内部结构异常

红外热成像(Lock-in Thermography)捕捉热点分布

声学显微扫描(SAM)检测分层与空洞缺陷

微区电学表征技术:

纳米探针台(Nanoprobing)实现晶体管级参数提取

电子束感应电流(EBIC)定位pn结漏电路径

激光束诱导电流(OBIRCH)探测金属互连异常点

物理失效分析技术:

聚焦离子束(FIB-TEM)制备纳米级截面样品

扫描电镜(SEM-EDS)进行形貌观察与元素分析

原子力显微镜(AFM)测量表面粗糙度与机械特性

材料分析技术:

二次离子质谱(SIMS)测定掺杂浓度分布曲线

X射线光电子能谱(XPS)分析界面化学态变化

拉曼光谱(Raman)表征晶格应力与相变特征

可靠性验证方法:

JEDEC JESD22系列标准加速老化试验程序

AEC-Q100车规级温度循环与机械冲击测试规范

MIL-STD-883军用器件筛选与鉴定流程实施

检测仪器

电性测试设备类:

参数分析仪(Keysight B1500A)执行精密直流参数测试

混合信号测试系统(Teradyne UltraFLEX)完成功能验证

TDR示波器(Tektronix DSA8300)进行信号完整性分析

显微成像设备类:

场发射扫描电镜(FE-SEM)实现5nm分辨率成像观测

双束聚焦离子束系统(FIB-SEM)支持三维重构分析

原子力显微镜(Bruker Dimension Icon)测量纳米级表面形貌

材料分析设备类:

透射电子显微镜(TEM-EDX)开展原子级结构表征

飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)解析元素深度分布

X射线衍射仪(XRD)测定晶体结构与应力分布状态

<|信号分析设备类|: |<|u| |<|太赫兹时域光谱仪(Terahertz TDS)检测封装内部缺陷| |<|激光多普勒振动仪(LDV)评估MEMS器件动态特性| |<|微波探针台(Cascade Summit12000)开展高频参数测试| |>

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

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