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技術(shù)干貨 | Decap 芯片開(kāi)封,提升芯片可靠性與性能的關(guān)鍵步驟

技術(shù)干貨 | Decap 芯片開(kāi)封,提升芯片可靠性與性能的關(guān)鍵步驟

原創(chuàng)
2024-04-19 17:00:00
技術(shù)文章
作者: SGS_SEMI
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什么是芯片開(kāi)封?

芯片開(kāi)封(Decap),也被稱(chēng)為開(kāi)蓋或開(kāi)帽,是指對(duì)完整封裝的IC芯片進(jìn)行局部腐蝕處理,以暴露出芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu),同時(shí)確保芯片的各項(xiàng)功能不受損。這一步驟為后續(xù)芯片故障分析實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備,保護(hù)Die、bond pads、bond wires乃至lead不受損傷,為后續(xù)芯片失效分析測(cè)試奠定基礎(chǔ),便于觀察或其他測(cè)試(如熱點(diǎn)定位、FIB等)的進(jìn)行。

通過(guò)芯片開(kāi)封,我們能夠更直觀地觀察芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu),并利用光學(xué)顯微鏡OM等設(shè)備分析判斷樣品的故障原因和失效的可能原因。此外,開(kāi)封技術(shù)適用于多種封裝形式的芯片,包括BGA、QFP、QFN、SOT、SOP、COB以及金屬等特殊封裝。

如何進(jìn)行芯片開(kāi)封?

芯片開(kāi)封目前主要采用的方法為激光鐳射(Laser)開(kāi)封和化學(xué)(Chemistry)腐蝕。

1. 激光開(kāi)封
激光開(kāi)封主要利用機(jī)臺(tái)發(fā)射激光束于芯片塑封表面,通過(guò)氣化作用去除器件填充料。此方法具有速度快、操作簡(jiǎn)便且無(wú)危險(xiǎn)性的特點(diǎn)。

2. 化學(xué)腐蝕
化學(xué)腐蝕方法主要使用某些化學(xué)試劑,如濃硫酸、鹽酸、發(fā)煙硝酸、氫氟酸等。尤其是98%的濃硫酸,在此方法中用于腐蝕易溶于丙酮的低分子化合物。在超聲的作用下,這些低分子化合物被清洗掉,從而暴露出芯片晶圓表層,從而達(dá)到觀察分析效果。

如何進(jìn)行芯片開(kāi)封?
芯片開(kāi)封有什么作用?


芯片開(kāi)封是失效分析測(cè)試中常用的技術(shù),主要用于檢測(cè)和解決制造過(guò)程中的問(wèn)題。在失效分析過(guò)程中,芯片開(kāi)封是關(guān)鍵步驟之一,通過(guò)開(kāi)封可以暴露出芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu),供失效分析人員通過(guò)肉眼或高倍率顯微鏡進(jìn)行觀察和分析。然而,開(kāi)封過(guò)程中也可能引入物理?yè)p傷、外來(lái)污染等外來(lái)因素,需要進(jìn)一步進(jìn)行失效分析。

芯片開(kāi)封的主要作用體現(xiàn)在以下4個(gè)方面:

  • 失效模式分析
    芯片開(kāi)封后,可以對(duì)芯片內(nèi)部進(jìn)行詳細(xì)的電性測(cè)試和物理測(cè)量,以確定芯片失效的具體模式和機(jī)制。這些測(cè)試包括測(cè)量電壓、電流、功率消耗等參數(shù),從而全面評(píng)估芯片的電性能。通過(guò)深入分析失效模式,能夠了解芯片設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中可能存在的潛在問(wèn)題,并為改進(jìn)提供有價(jià)值的建議。

  • 故障定位
    通過(guò)開(kāi)封,可以暴露出芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使得技術(shù)人員能夠直接觀察和分析芯片的各種元件和連接,這對(duì)于準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)非常關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,開(kāi)封過(guò)程中采用了激光鐳射和化學(xué)腐蝕等方法來(lái)移除封裝材料和封裝層,從而精準(zhǔn)地確定故障的位置和性質(zhì)

  • 化學(xué)分析
    芯片開(kāi)封是進(jìn)行化學(xué)分析的重要手段,能夠確定芯片材料的組成和元素分布。這種分析對(duì)于檢測(cè)潛在的材料缺陷、污染物以及由不良封裝或封裝材料引發(fā)的問(wèn)題非常重要。通過(guò)化學(xué)分析,我們能夠精確識(shí)別與材料相關(guān)的故障原因,從而采取針對(duì)性的措施來(lái)優(yōu)化芯片制造過(guò)程。

  • 封裝驗(yàn)證
    芯片開(kāi)封是對(duì)封裝質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)仔細(xì)觀察封裝焊點(diǎn)、打線連接以及封裝缺陷等細(xì)節(jié),可以全面檢查封裝工藝是否符合預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。這一評(píng)估過(guò)程有助于確保封裝的完整性和可靠性,從而防止因封裝質(zhì)量不良導(dǎo)致的芯片失效。


綜上所述,芯片開(kāi)封在失效分析中發(fā)揮著重要的作用。它不僅涉及失效模式分析和故障定位,還包括化學(xué)分析以及封裝驗(yàn)證等多個(gè)方面。通過(guò)芯片開(kāi)封,我們能夠獲取關(guān)于芯片內(nèi)部器件和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵信息,從而準(zhǔn)確診斷芯片故障的原因。此外,這些信息還為改進(jìn)芯片制造過(guò)程、提高芯片可靠性和質(zhì)量提供了有力的支持。


測(cè)試示例

測(cè)試示例

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