国仪量子电镜在芯片钝化层开裂失效分析的应用报告

一、背景介绍

在半导体芯片制造领域，芯片钝化层扮演着至关重要的角色。它作为芯片的 “防护铠甲”，覆盖在芯片表面，隔绝外界环境中的湿气、杂质以及机械应力等不利因素，保障芯片内部精密电路的稳定运行。在消费电子设备，如智能手机和笔记本电脑中，芯片需长时间稳定工作，钝化层有效防止水汽侵蚀，避免芯片短路、腐蚀等问题，确保设备的可靠性与使用寿命。

然而，在芯片的制造、封装及使用过程中，钝化层可能出现开裂失效现象。制造过程中的光刻、刻蚀等工艺若控制不当，会在钝化层中引入应力集中点；封装过程中的热应力、机械应力也会对钝化层造成损伤。在芯片使用时，温度循环变化、振动等因素进一步加剧钝化层的应力积累，最终导致开裂。钝化层开裂后，外界的湿气和杂质容易侵入芯片内部，腐蚀电路，增加漏电风险，致使芯片性能下降，甚至完全失效。据统计，因钝化层开裂引发的芯片失效问题在芯片故障中占比可观。因此，精准分析芯片钝化层开裂失效原因，对优化芯片制造与封装工艺、提高芯片质量、降低产品故障率意义重大。

二、电镜应用能力

（一）微观结构成像

国仪量子 SEM3200 电镜具备高分辨率成像能力，能够清晰呈现芯片钝化层的微观结构。可精确观察到钝化层表面是否存在裂纹，判断裂纹的走向、宽度和长度；呈现钝化层与芯片表面的界面特征，确定界面是否紧密结合，有无脱粘现象；观察钝化层内部是否存在空洞、杂质等缺陷，这些缺陷可能成为裂纹源。通过对微观结构的细致成像，为分析开裂失效提供直观且准确的图像基础。例如，清晰的裂纹轮廓成像有助于准确测量裂纹尺寸，判断其对芯片性能的潜在影响程度。

（二）裂纹检测与分析

借助 SEM3200 配套的图像分析软件，能够对芯片钝化层中的裂纹进行精准检测与深入分析。软件通过设定合适的算法，根据裂纹与周围钝化层区域在图像中的对比度差异，自动标记出裂纹位置。对裂纹的数量、密度进行统计，分析裂纹的分布情况。精确的裂纹检测与分析为评估钝化层开裂程度提供量化数据支持，有助于确定受开裂影响最严重的区域。

（三）失效原因探究

SEM3200 获取的钝化层开裂数据，结合芯片制造与封装工艺参数、使用环境条件等信息，能够辅助探究开裂失效的原因。通过对不同工艺条件下芯片钝化层开裂情况的对比分析，确定哪些工艺参数的变化对开裂影响显著。例如，发现封装过程中过高的固化温度会增加钝化层裂纹产生的几率，为优化制造与封装工艺参数提供依据，以有效预防钝化层开裂。

三、产品推荐

国仪量子 SEM3200 钨灯丝扫描电镜是芯片钝化层开裂失效分析的理想设备。它具有良好的分辨率，能清晰捕捉到钝化层微观结构的细微特征和裂纹变化。操作界面人性化，配备自动功能，大大降低了操作难度，即使经验不足的研究人员也能快速上手，高效完成分析任务。设备性能稳定可靠，长时间连续工作仍能确保检测结果的准确性与重复性。凭借这些优势，SEM3200 为芯片制造企业、封装厂商以及科研机构提供了有力的技术支撑，助力优化芯片制造与封装工艺、提高芯片质量，推动半导体产业的技术进步与发展。