

芯片在研發、生產或使用過程中出現異常后,客戶最關心的不只是問題在哪里,還包括這份判斷依據是否充分、能否支持后續的研發、量產或質量決策。
在失效分析中,檢測設備能夠提供數據;而一份能被客戶信任的結論,還取決于是否理解問題發生的背景、是否選擇了合適的分析路徑,以及每一項判斷能否經得起復核。
CTI華測檢測半導體檢測及分析中心,面向芯片及半導體行業開展可靠性驗證、靜電防護測試、失效分析和材料分析等工作。面對不同的樣品和問題,團隊要做的,是把分散的信息梳理成可以支撐客戶判斷的技術依據。
一件送進實驗室的樣品,往往帶著研發、生產或使用過程中的具體疑問:可能是功能出現異常,也可能是在可靠性試驗后發現了問題;有些客戶則希望在量產前,通過先期的破壞性分析排查風險。
沈玄博士負責半導體檢測及分析中心的失效分析和材料分析實驗室管理工作。在他看來,分析并不是拿到樣品后立刻進入某一臺設備,而是先把問題問清楚。
問題在什么條件下出現?樣品此前經歷過哪些過程?客戶已經掌握了哪些信息?這些看似基礎的信息,決定了分析從哪里開始,也影響后續處理是否合理。
他把這項工作比作“給芯片看病"。和醫生了解癥狀、病史一樣,工程師需要先理解樣品所處的真實情境,才能避免在一開始就把方向走偏。
對客戶而言,這一步既是分析的起點,也是信任的起點:實驗室是否真正聽懂了問題,決定后續數據有沒有意義。
失效分析不是按固定順序機械地做完一組測試。工程師通常會先采用外觀觀察、X射線、超聲波檢測、電性IV測試等非破壞性手段獲取線索,在盡可能不損傷樣品的前提下判斷異常區域。
再根據已有結果,決定是否需要開展開蓋(Decap)、去層(Delayer)或截面制備(Cross-section)等樣品處理,并通過顯微形貌觀察、成分分析等方式繼續驗證。前一項結果為下一步提供方向,新的證據也會反過來校驗此前的判斷。
“我們交付的不僅僅是一張照片,而是對失效位置、失效模式和可能原因的綜合研判。"沈博士說。
因此,一份分析報告不只是測試結果的匯總。它需要把樣品異常、結構與材料信息、工藝條件等線索關聯起來,說明判斷依據和可能原因,為客戶后續的設計、工藝或質量改進提供參考。

隨著芯片制程持續微縮、結構向三維方向發展,失效位置可能更加隱蔽,樣品也更珍貴、更難重復驗證。單一設備往往無法回答全部問題。不同檢測與表征手段需要相互配合、相互印證,實驗室也需要在設備配置、工程經驗和跨環節協同之間建立穩定的銜接。
“客戶真正需要的,是一個能信任、能溝通、能支撐后續決策的分析結果。"沈博士說。
這要求工程師既能理解客戶面對的技術問題,也能圍繞樣品狀態制定合適方案;可靠性驗證、靜電防護測試、失效分析和材料分析等環節之間,也需要盡可能順暢地銜接,減少客戶反復溝通和送樣的成本。
當研發或生產現場出現問題時,溝通和分析還要同步推進。及時反饋階段性發現,必要時調整路徑,才能讓結論盡快回到客戶的研發和質量工作中。
掃描電鏡是失效分析中獲取關鍵證據的常用設備。失效點的形貌、局部結構的變化及相關區域的元素組成,往往需要通過顯微觀察和能譜分析進一步確認。
在華測蔚思博合肥FA實驗室,國儀量子SEM4000X場發射掃描電鏡承擔著大量截面分析和表面分析任務。設備配備能譜分析功能,用于形貌觀察和微區成分分析。
在華測蔚思博上海FA實驗室,國儀量子SEM5000X場發射掃描電鏡配置了納米探針臺。除高分辨率形貌觀察外,還可開展更精細的微區電性分析,為復雜樣品補充電學信息。

納米探針臺局部特寫
談及日常使用體驗,沈博士表示,國產場發射掃描電鏡這幾年的進步“是實打實的",設備“很穩定,也很順手"。對實驗室來說,這類設備的價值正在于把關鍵的觀察和驗證環節放進一條連續、可執行的分析路徑中。

華測蔚思博上海FA實驗室中的國儀量子SEM5000X場發射掃描電子顯微鏡
檢測行業的價值,并不止于發現一個異常點,更在于讓客戶理解結論是怎樣形成的,以及下一步可以據此做什么。
檢測行業是傳遞信任的行業,這份信任來自對客戶問題的認真理解,來自分析過程中的充分溝通,也來自每一項數據與判斷之間清晰、可復核的關系。
未來,華測蔚思博將繼續圍繞客戶實際需求完善失效分析能力,拓展材料分析的方法和應用,并加強不同檢測手段之間的配合。讓分析過程更完整,數據和結論更直觀、透明,最終服務于客戶的研發、質量判斷和后續改進。

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