赛宝芯片失效分析案例12

收 样 日 期 样品数量编号 样 品 描 述 分 析 项 目 分析环境条件 分 析 依 据
2014-04-15
分析时间
2014-04-15～2014-05-08
失效样品 3 只，按照委托方自有编号，F6#、F57#、F61#；良品 1 只， 编号为 G1# 空封器件 失效分析 温度(24～25)℃，湿度(55～62)%RH GJB548B-2005 微电子器件试验方法和程序 方法 5003 微电路的失效分析程序
图6
G1# DOUT2+与 DOUT2-间 I/V 特性
图7
F6# DOUT2+与 DOUT2-间 I/V 特性
图8
G1# DIN2 与 VCC 间 I/V 特性曲线
图9
F57# DIN2 与 VCC 间 I/V 特性曲线
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Fax: 020-87237185 rac@
报告编号 FX03合 同 号 总 页 数
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分 析 报 告
样品名称 型号规格 生产厂家 委托单位
工业和信息化部电子第五研究所 (中 国 赛 宝 实 验 室 ) 元器件可靠性研究分析中心 元器件可靠性研究分析中心
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分
委托 单位 名 地 称 址
析
报
告
型号规格 邮政编码 1号 610000
样品因存在缺陷导致芯片漏电而参数失效。
分 析 结 工业和信息化部电子第五研究所 论 元器件可靠性研究分析中心
序号 1 仪 2 器 3 设 4 备 5 6 主 签 名 检
仪器、设备名称 立体显微镜 金相显微镜 晶体管图示仪 X 射线检测系统 扫描电子显微镜 粒子碰撞噪声检测仪 编 制 审 查
编
号
7431030004 7431040006 7534990021 7445990007 7436020002 7442990017 批 准
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2.4 粒子碰撞噪声检测
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依据 GJB548B-2005 方法 2020.1,对样品进行粒子碰撞噪声检测（PIND），样品未观察 到明显异常噪声爆发。
2.5 密封试验 根据标准 GJB548B-2005 方法 1014.2，对样品进行密封性测试，测试结果见表 1。结果 未见明显异常。 表 1 样品密 封 试 验 结 果 细检漏 试验压力：517KPa； 加压时间：4h 漏率≤5.0×10 粗检漏 试验压力：517kPa；加压时间：2h 试验温度：125℃；试验时间：>30s 从同一位置无一串明显气泡或两个 以上大气泡冒出 无气泡冒出 无气泡冒出 无气泡冒出 无气泡冒出
图35 F57#样品亮点 A 的 SEM 放大形貌
图36 F6#样品亮点 D 的 SEM 形貌
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综合分析
电测发现驱动器 GM8147A 的 F6#第 2 路正反向输出端 Pin13、Pin14 （DOUT2+、DOUT2-）
I/V 特性异常呈阻性， F57#、F61#第二路输入端 Pin3（DIN2）对电源端存在漏电。将样品 开封后，在金相显微镜下观察芯片，芯片未见明显过电烧毁、击穿及机械损伤形貌。通过对 漏电管脚进行光发射，定位内部缺陷，发现芯片漏电区域。将芯片的介质层、金属层去除后， 观察漏电区域未见明显烧毁、击穿等形貌。综上所述，样品内部存在缺陷在应力作用下导致 芯片漏电而失效。 故分析认为，样品因存在缺陷导致芯片漏电而参数失效。
工业和信息化部电子第五研究所 (中国赛宝实验室) 中国赛宝实验室)
元器件可靠性研究分析中心 元器件可靠性研究分析中心 地 址 ： 广 州 市 天 河 区 东 莞 庄 路 110号
邮 政 编 码 ： 510610 联系电话 传 真 ： (86-20) 87237185 ） ）
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职务：副主任 日期 2014 年 5 月 9 日 2014 年 5 月 9 日 2014 年 5 月 9 日 2014 年 5 月 9 日
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1 样品概况
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样品为四路 LVDS 线路驱动器，型号分别为 GM8147A，空封器件，管脚定义分别如图 1。 委托方提供失效样品 3 只，按照委托方自有编号，为 F6#、F57#、F61#；良品 1 只，编号为 G1#。
图21 F6#样品芯片局部形貌 2
2.7 光发射显微镜（ 光发射显微镜（EMMI） EMMI）测试 在光发射显微镜下对样品测试，经过激光热激发，样品芯片上出现异常亮点，表明该区 域存在异常，如图 22～图 24 所示。
A B
图22 样品 F57#光发射图像
图23 样品 F57#光发射放大图像
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ห้องสมุดไป่ตู้¢£¤¥
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Pin1 Pin2
图4
F6#样品 X-ray 透视图
图5
F6#样品芯片 X-ray 透视图
2.3 2.3 I/V 特性曲线 特性曲线 对样品各引脚进行 I/V 特性测试，并与良品对比。测试结果如下：F6#第 2 路正反向输 出端 Pin13、Pin14 （DOUT2+、DOUT2-）I/V 特性异常，如图 6、图 7，F57#、F61#第二路输 入端 Pin3（DIN2）对电源端 I/V 特性，如图 8、图 9 所示。
A
图25
F57#样品芯片局部形貌
图26 F57#样品亮点 A 形貌
B
C
D
图27
F57#样品亮点 B 形貌
图28 F6#样品亮点 C、D 形貌
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A
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B
图29
F57#样品亮点 A 形貌
图30 F57#样品亮点 B 形貌
图15 F57#样品芯片局部形貌 4
图16 F57#样品芯片放大形貌
图17 F57#样品芯片放大形貌
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Fax: 020-87237185
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图18
F6#样品机械开封后形貌
图19 F6#样品芯片形貌
图20 F6#样品芯片局部形貌 1
4 结论
样品因存在缺陷导致芯片漏电而参数失效。
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Fax: 020-87237185
B
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注
意
事
项
１． 报告无测试单位公章无效。 ２． 复制报告未重新加盖测试单位公章无效。 ３． 报告无主检、编制、审查、批准人签字无效。 ４． 报告涂改、自行增删无效。 ５ ． 只 对 委 托 样 品 的 测 试 结 果 负 责 ,样 品 保 存 三 个 月 。 ６． 如对报告有异议可按申诉程序要求执行。
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C
D
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图24 样品 F6#射图像 2.8 2.8 去层及 去层及分析
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为了进一步分析，去除芯片的钝化层和金属化层，观察光发射图像的亮点区域，未见明 显过电烧毁、击穿及机械损伤形貌，如图 25～图 28。继续去层直到芯片有源层观察，在扫 描电子显微镜下观察芯片亮点亦未见明显击穿烧毁形貌，见图 29～图 36。
D
C
图31 F6#样品亮点 C 形貌
图32 F6#样品亮点 D 形貌
图33 F57#样品亮点 A 的 SEM 形貌
图34 F57#样品亮点 B 的 SEM 形貌
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Fax: 020-87237185
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试验条件
合格判据 F6#实测数据 F57#实测数据 F61#实测数据 G1#实测数据
PQ Pa·cm Q/s S 9.0×10 R Pa.cmT/s S 9.0×10 R Pa.cmT/s S 9.0×10 R Pa.cmT/s S 9.0×10 R Pa.cmT/s
2.6 2.6 开封目检 将 F6#、F57#样品进行机械开封。在金相显微镜下观察芯片，F6#、F57#样品芯片未见明 显过电烧毁、击穿及机械损伤形貌，根据电测结果，观察与异常引脚连接的芯片区域，亦未 见明显异常，F6#、F57#开封芯片典型图片见图 10～图 21。
图1
四路 LVDS 线路驱动器 GM8147A 管脚定义
委托方提供的失效信息为：F6#I 、I 参数不合格，F57#、F61#I 、I 参数不合格。委 托方要求对样品做失效分析。
CDD CE
FG HI
2 分析过程
2.1 外观分析 外观分析 外观观察，样品表面型号、批次等标识字符清晰可见，未见明显机械损伤和腐蚀等异常 形貌。样品外观形貌如图 2、图 3 所示。
Pin13 Pin14
Pin1
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图10
F57#样品机械开封后形貌
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图11 F57#样品芯片形貌
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图12 F57#样品芯片局部形貌 1
图13 F57#样品芯片局部形貌 2