Тепловой анализ отказов. Часть 4

Тепловой анализ отказов с помощью ИК-термографии

Начиная с августа 2019 года, мы публиковали серию статей, посвященных  методу синхронной ИК-термографии. Данный метод ранее использовался в качестве  неразрушающего контроля солнечных элементов, а в настоящее время успешно используется для анализа отказов ИС.
В сегодняшней статье мы рассказываем о преимуществах данного метода.

Коротко о методе ИК-термографии

Суть метода заключается в регистрации температурной модуляции при рассеивании мощности в образце с помощью ИК камеры, работающей с определенной частотой кадров, синхронизированной с модулирующим сигналом.

Особенности метода позволяют решать проблемы, связанные с локализацией дефектов в неисправных микросхемах для их  дальнейшего анализа. Помимо этого, с помощью данного метода можно  тестировать микросхемы с обратной стороны подложки, а также проводить тестирование микросхем в корпусе.

Преимущества  ИК-термографии

1. Тепловая чувствительность может быть ниже 100°K (в зависимости от длительности измерения и числовой апертуры ИК-объектива), что на 2-3 порядка лучше, чем у других тепловых методов. Таким образом, СТГ может также применяться для исследования слабых источников тепла, которые ранее были недоступны тепловым методам.

2. Метод не требует дополнительного слоя на поверхности, поэтому он может использоваться на уровне поверхности пластины.

3. Процедуры измерения и интерпретация результатов очень просты: не требуется стабилизация температуры и установка затенения, а источники теплового излучения выглядят просто как яркие пятна на изображениях.

4. Метод может использоваться в качестве метода анализа со стороны подложки. СТГ также можно применять и в случае кремния с высокой степенью легирования, аналогично исследованиям непрозрачных материалов, таких как формовочный компаунд.

5. В связи с динамическим характером метода, в процессе измерения боковая проводимость тепла значительно уменьшается. Следовательно, эффективное пространственное разрешение улучшается по сравнению со статическими методами тепловидения.

6. Возможна неразрушающая локализация дефектов в устройствах в корпусе, хотя и с худшим пространственным разрешением. При этом устройство сохраняет общую функциональность, что позволяет лучше оценить последующие этапы подготовки и методы анализа отказов.

Учитывая преимущества метода, можно сказать, что данный метод особенно актуален для лабораторий анализа отказов на заводах, занятых производством чипов и микросхем, так как метод позволяет определить локальные места вероятного отказа не только на кристалле, но и в корпусе чипа. Помимо этого, он позволяет обнаружить дефекты, размеры которых меньше, чем пространственное разрешение метода.Метод также будет полезен для принятия решения по выбору методик пробоподготовки, что является немаловажным фактором.

*При подготовке статьи были использованы следующие материалы: 

1. J. Ross “Microelectronics Failure Analysis Desc Reference. Sixth Edition” USA: «ASM International», 2011. – 660 стр. 

1. Цикл статей о тепловом анализе отказов с помощью ИК-термографии. Часть 1 – «Технология синхронной термографии (СТГ/Lock-In Thermography)» >>>
2. Цикл статей о тепловом анализе отказов с помощью ИК-термографии. Часть 2 – «Эффективное пространственное разрешение» >>>
3. Цикл статей о тепловом анализе отказов с помощью ИК-термографии. Часть 3 – «Примеры применения» >>>
   

1. Статья  «Искусство редактирования микросхем».