一种失效分析的方法以及系统装置与流程

本发明涉及半导体领域芯片失效分析领域，具体为一种失效分析的方法以及系统装置。

背景技术：

1、失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及。它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。其方法分为有损分析，无损分析，物理分析，化学分析等。

2、早期失效率高的原因是产品中存在不合格的部件；晚期失效率高的原因是产品部件经长期使用后进入失效期。机械产品中的磨合、电子元器件的老化筛选等就是根据这种失效规律而制定的保证可靠性的措施。失效按其工程含义分为暂失效和永久失效、突然失效和渐变失效，按经济观点分为正常损耗失效、本质缺陷失效、误用失效和超负荷失效。产品的种类和状态繁多，失效的形式也千差万别。因此对失效分析难以规定统一的模式。失效分析可分为整机失效分析和零部件残骸失效分析，也可按产品发展阶段、失效场合、分析目的进行失效分析。失效分析的工作程序通常分为明确要求，调查研究，分析失效机制和提出对策等阶段。失效分析的核心是失效机制的分析和揭示。

3、失效机制是导致零件、元器件和材料失效的物理或化学过程。此过程的诱发因素有内部的和外部的。在研究失效机制时，通常先从外部诱发因素和失效表现形式入手，进而再研究较隐蔽的内在因素。在研究批量性失效规律时，常用数理统计方法，构成表示失效机制、失效方式或失效部位与失效频度、失效百分比或失效经济损失之间关系的排列图或帕雷托图，以找出必须首先解决的主要失效机制、方位和部位。任一产品或系统的构成都是有层次的，失效原因也具有层次性，如系统－单机－部件(组件)－零件(元件)－材料。上一层次的失效原因即是下一层次的失效现象。越是低层次的失效现象，就越是本质的失效原因。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种失效分析的方法以及系统装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种失效分析的系统装置，其特征在于，包括：

3、激光束源：产生激光束；

4、第一机构：其被配置以将所述激光束引导到所述由材料封装的结构上；

5、第二机构：其被配置以控制所述激光束的位置和深度，以通过烧蚀暴露所述结构的至少一部分，而不损坏所述结构；

6、第三机构：其被配置以将所述宏观监控并对激光束引导粗定位，相机焦点和激光焦点在同一个平面，相机的光路和激光光路同轴齐心并保持垂直成像；

7、第四机构：其被配置以将所述微观监控并对激光束引导精定位，相机焦点和激光焦点在同一个平面，相机的光路和激光光路同轴齐心并保持垂直成像。

8、作为本技术方案的进一步优选的：被配置以将所述激光束引导到所述结构上；

9、作为本技术方案的进一步优选的：被配置以移动所述结构并使所述激光束位于固定位置；

10、作为本技术方案的进一步优选的：被配置以确定所述激光束的位置，以便提供对所述材料的组成的空间表示；

11、作为本技术方案的进一步优选的：包括平扫描场透镜和远心透镜中的至少一个，以将所述激光束聚焦到对应于所述结构的材料表面的平面中；

12、作为本技术方案的进一步优选的：被配置以宏观视野同轴成像，ccd光路和激光束同在一个光轴上，相机焦点和激光焦点在同一个平面，相机的光路和激光光路同轴齐心并保持垂直成像；

13、作为本技术方案的进一步优选的：被配置以微观视野同轴成像，ccd光路和激光束同在一个光轴上，相机焦点和激光焦点在同一个平面，相机的光路和激光光路同轴齐心并保持垂直成像，微观解析度在10um～100um范围内；

14、作为本技术方案的进一步优选的：一种失效分析的方法，包括：

15、s1、产生激光束；

16、s2、通过由高速电流计电动机驱动的至少一个反射板引导激光束；

17、s3、将产生的激光束引导到由材料封装的结构上；

18、s4、利用激光束烧蚀封装位置的材料，以暴露结构的至少一部分，而不损坏结构；

19、s5、分析通过烧蚀材料产生的羽，以确定材料的组成；

20、作为本技术方案的进一步优选的：所述激光束与所述由材料封装的结构之间的相对位移，以烧蚀一个区域上所述材料，激光束可移动地引导到所述由材料封装的结构上，也可以移动所述由材料封装的结构并固定所述激光束；

21、作为本技术方案的进一步优选的：所述激光束的位置固定，以便提供对所述材料的组成的空间表示，所述由材料封装的结构包括集成电路，所述激光束具有在266nm到10640nm的范围内的波长，频率在1纳秒到300飞秒范围，激光束聚焦到对应于所述结构的表面的平面中，使用平扫描场透镜和远心透镜中的至少一个将所述激光东聚焦到所述平面中，烧蚀所述材料产生不大于1微米的热影响区。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、1、本发明在半导体芯片失效分析和可靠性分析中，可以实现精准蚀刻、精准层切、失效点定位、精准开封、无应力蚀刻、不需要化学蚀刻，清洁环保。是芯片失效分析工程师有力的工具助手，提高分析效率；

24、2、本发明激光蚀刻属于干法蚀刻，现仅有的无损伤的灵活加工工艺，对于芯片内部的金属导线无损伤蚀刻，无需化学药品蚀刻，这种层切工艺可以用于灵活的二维和三维轮廓加工，实现3d减法打印。

技术特征：

1.一种失效分析的系统装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种失效分析的系统装置，其特征在于：被配置以将所述激光束引导到所述结构上。

3.根据权利要求2所述的一种失效分析的系统装置，其特征在于：被配置以移动所述结构并使所述激光束位于固定位置。

4.根据权利要求3所述的一种失效分析的系统装置，其特征在于：被配置以确定所述激光束的位置，以便提供对所述材料的组成的空间表示。

5.根据权利要求4所述的一种失效分析的系统装置，其特征在于：包括平扫描场透镜和远心透镜中的至少一个，以将所述激光束聚焦到对应于所述结构的材料表面的平面中。

6.根据权利要求5所述的一种失效分析的系统装置，其特征在于：被配置以宏观视野同轴成像，ccd光路和激光束同在一个光轴上，相机焦点和激光焦点在同一个平面，相机的光路和激光光路同轴齐心并保持垂直成像。

7.根据权利要求6所述的一种失效分析的系统装置，其特征在于：被配置以微观视野同轴成像，ccd光路和激光束同在一个光轴上，相机焦点和激光焦点在同一个平面，相机的光路和激光光路同轴齐心并保持垂直成像，微观解析度在10um～100um范围内。

8.根据权利要求7所述的一种失效分析的方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求6所述的一种失效分析的方法，其特征在于：所述激光束与所述由材料封装的结构之间的相对位移，以烧蚀一个区域上所述材料，激光束可移动地引导到所述由材料封装的结构上，也可以移动所述由材料封装的结构并固定所述激光束。

10.根据权利要求6所述的一种失效分析的方法，其特征在于：所述激光束的位置固定，以便提供对所述材料的组成的空间表示，所述由材料封装的结构包括集成电路，所述激光束具有在266nm到10640nm的范围内的波长，频率在1纳秒到300飞秒范围，激光束聚焦到对应于所述结构的表面的平面中，使用平扫描场透镜和远心透镜中的至少一个将所述激光东聚焦到所述平面中，烧蚀所述材料产生不大于1微米的热影响区。

技术总结
本发明公开了一种失效分析的方法以及系统装置，属于半导体领域芯片失效分析领域，其包括一种失效分析的系统装置，包括激光束源；第一机构；第二机构；一种失效分析的方法，包括：S1、产生激光束；S2、通过由高速电流计电动机驱动的至少一个反射板引导激光束；S3、将产生的激光束引导到由材料封装的结构上；S4、利用激光束烧蚀封装位置的材料，以暴露结构的至少一部分，而不损坏结构；S5、分析通过烧蚀材料产生的羽，以确定材料的组成。本发明在半导体芯片失效分析和可靠性分析中，可以实现精准蚀刻、精准层切、失效点定位、精准开封、无应力蚀刻、不需要化学蚀刻，清洁环保。是芯片失效分析工程师有力的工具助手，提高分析效率。

技术研发人员：黄锋
受保护的技术使用者：苏州弗为科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17