失效分析制样技术离子研磨（CP）
发布时间：2022-11-07 10:05:19
失效分析制样技术离子研磨（CP）
关于有损分析的制样技术
电子元器件失效分析经常用到的检查分析方法简单可以归类为无损分析、有损分析。
无损分析就像医院看病，常用到外观检查（OM）、X射线检查、超声扫描（SAT），其检查原理近乎可以理解为：医生问诊、X光片拍摄及B超检查。
有损分析就是对器件进行各种微观解剖分析，其首要要求就是在避免人为损伤的前提下，完美展现内部缺陷形貌。
内部缺陷形貌的展现，常涉及的制样技术包括开封（Decap）、切片（Cross-section）、去层（Delayer）等。并且制样技术的好坏，直接决定了分析案件成功与否。
本文重点介绍切片制样技术常用到的先进辅助设备：离子研磨（CP）。
失效分析常用流程及方法
| 无损分析 | 外观检查OM
显微镜检查外观异常 | X射线检查X-Ray
透视检查内部异常 | 声扫SAT（不常用）
超声波透视检查内部分层/裂纹 | 电测IV
引脚间电流/电压异常确认 |
| 有损分析 | 开封Decap+拍照OM/电镜拍照SEM
暴露晶元表面检查异常 | 晶元电测IV
排除封装问题锁定晶元问题 |
定位分析
OBIRCH/InGaAs/EMMI
用专用设备锁定晶元内部异常位置 |
切片Cross Section+电镜拍照
纵向切开（封装失效及质量检查常用） | 去层Delayer+电镜拍照
从上往下逐层剥离暴露异常 | FIB微区切割+电镜拍照
微区切割暴露异常 |
综合分析给出原因 |
离子研磨原理及作用
离子研磨通过氩离子束物理轰击样品，达到切割或表面抛光的作用。
为什么要进行表面抛光？
那是因为在对精细电子元器件切片的时候，往往会因为切片造成了金属延展、颗粒物填充等情况，对后续的检查带来不利影响。而这些就是前文提到的人为损害。
因此，我们对样片进行表面抛光，可以在减免人为损伤的前提下，完美展现内部缺陷形貌。
CP切割及抛光原理图示
CP可避免的常见制样异常
离子研磨的高阶应用
几乎任何材料的高质量表面处理
离子研磨能实现无应力的横截面和几乎所有材料刨面，揭示了样品的内部结构同时最大限度地减少变形或损坏。
半导体材料（BGA、键合位置、塑封料界面、多层薄膜截面）
电池电极材料
光伏材料
多元素组成材料
不同硬度合金
岩石矿物质
高分子聚合物
软硬复核材料等。
晶界展示
利用衬度增强处理切割后样品，展现金属晶界，有助于分析金属疲劳、蠕变等失效机理。
CP应用于晶界观察
冷冻制样
离子研磨最低可以用-160℃解决物理轰击产生的高温影响，特别适合高分子、聚合物、生物细胞、化妆品、制药等热敏材料制样。
CP应用于生物领域冷冻制样
离子研磨应用于半导体失效分析案例展示
CP应用于银浆异常分析
银浆常用于芯片固定，同时起到导电、散热作用。导电作用常见于单电极芯片底部导电。
我们经常遇到的银浆异常，最大的隐患就是电性能异常：开路、高阻
遇到此情况，常用分析手段就是做个切片，并且经常见到的异常就是发现银浆与下部/上部分层，再进一步分析造成分层的原因：污染造成粘结不良、外部封装材料分层连带银浆分层。
但真正抓到银浆出问题机会少之又少，这里面很大原因局限在制样方法就已经出现错误，甚至不分层样品由于制样技术不够造成了误分层。
CP应用于银浆异常分析
利用我们最先进的CP制样技术，可以看到以下案件银浆呈现高阻、开路等状态，且完全可以排除分层问题。
离子研磨的应用领域
离子研磨主要用于半导体材料、电池电极材料、光伏材料、不同硬度合金、岩石矿物质、高分子聚合物、软硬复合材料、多元素组成材料等的截面制样、界面表征。