芯片失效分析中常见的测试设备及其特点

文章来源：半导体工程师

原文作者：芯片失效分析

在芯片失效分析中，常用的测试设备种类繁多，每种设备都有其特定的功能和用途，本文列举了一些常见的测试设备及其特点。

显微镜：显微镜是芯片失效实验室中最基础的仪器，用于观察芯片中微小的结构和缺陷。

体式显微镜：放大倍率从几倍到150倍，适用于初步的外观检查。

金相显微镜（如设备型号LV150N）：放大倍率从50倍到1000倍，分辨率达到0.2um，适合观察芯片中的微裂纹等结构。

扫描电子显微镜（SEM）：一种非常先进的显微镜，可以在纳米级别下观察芯片结构，直接观察到微观缺陷、线路断裂等。

C-SAM（超声波扫描显微镜）：用于无损检查，能够检测材料内部的晶格结构、杂质颗粒、裂纹、分层缺陷、空洞等。

X-Ray设备：用于分析半导体BGA、线路板等内部位移，判别空焊、虚焊等BGA焊接缺陷。例如德国Fein微焦点X-ray，标准检测分辨率＜500纳米，几何放大倍数达到2000倍，最大放大倍数可达10000倍。

X-ray检测

半导体参数测试仪和探针台：用于电性能测试，判断失效现象是否与原始资料相符，分析失效现象可能与哪一部分有关。例如IV曲线测量仪（设备型号CT2-512X4S），最大电压10V，最大电流100mA。

示波器：能够显示电路中随时间变化的电压波形，适用于测试芯片的模拟电路和数字电路。

逻辑分析仪：一种常用的数字电路测试工具，通过连接到芯片的引脚，捕捉芯片输出的数字信号，并转换成可视化的波形，帮助判断芯片是否工作正常。

红外线相机：用于检测芯片中的温度变化，帮助测试人员检测芯片是否存在热点问题。

声学显微镜：将声音转换为光信号，通过观察芯片表面上的光反射来检测芯片中的缺陷。

FIB（聚焦离子束）：用于线路修改、切线连线、切点观测、TEM制样、精密厚度测量等。

这些测试设备在芯片失效分析中各有侧重，可以根据具体需求选择适合的设备进行分析。同时，随着技术的不断发展，新的测试设备和方法也在不断涌现，为芯片失效分析提供了更多的可能性。