技術干貨 | Decap 芯片開封，提升芯片可靠性與性能的關鍵步驟

什么是芯片開封？

芯片開封（Decap），也被稱為開蓋或開帽，是指對完整封裝的IC芯片進行局部腐蝕處理，以暴露出芯片內部結構，同時確保芯片的各項功能不受損。這一步驟為后續芯片故障分析實驗做好準備，保護Die、bond pads、bond wires乃至lead不受損傷，為后續芯片失效分析測試奠定基礎，便于觀察或其他測試（如熱點定位、FIB等）的進行。

通過芯片開封，我們能夠更直觀地觀察芯片內部結構，并利用光學顯微鏡OM等設備分析判斷樣品的故障原因和失效的可能原因。此外，開封技術適用于多種封裝形式的芯片，包括BGA、QFP、QFN、SOT、SOP、COB以及金屬等特殊封裝。

如何進行芯片開封？

芯片開封目前主要采用的方法為激光鐳射（Laser）開封和化學（Chemistry）腐蝕。

1. 激光開封
激光開封主要利用機臺發射激光束于芯片塑封表面，通過氣化作用去除器件填充料。此方法具有速度快、操作簡便且無危險性的特點。

2. 化學腐蝕
化學腐蝕方法主要使用某些化學試劑，如濃硫酸、鹽酸、發煙硝酸、氫氟酸等。尤其是98%的濃硫酸，在此方法中用于腐蝕易溶于丙酮的低分子化合物。在超聲的作用下，這些低分子化合物被清洗掉，從而暴露出芯片晶圓表層，從而達到觀察分析效果。

芯片開封有什么作用？

芯片開封是失效分析測試中常用的技術，主要用于檢測和解決制造過程中的問題。在失效分析過程中，芯片開封是關鍵步驟之一，通過開封可以暴露出芯片內部結構，供失效分析人員通過肉眼或高倍率顯微鏡進行觀察和分析。然而，開封過程中也可能引入物理損傷、外來污染等外來因素，需要進一步進行失效分析。

芯片開封的主要作用體現在以下4個方面：

• 失效模式分析
  芯片開封后，可以對芯片內部進行詳細的電性測試和物理測量，以確定芯片失效的具體模式和機制。這些測試包括測量電壓、電流、功率消耗等參數，從而全面評估芯片的電性能。通過深入分析失效模式，能夠了解芯片設計和制造過程中可能存在的潛在問題，并為改進提供有價值的建議。
  
  
• 故障定位
  通過開封，可以暴露出芯片的內部結構，使得技術人員能夠直接觀察和分析芯片的各種元件和連接，這對于準確判斷故障點非常關鍵。為了實現這一目的，開封過程中采用了激光鐳射和化學腐蝕等方法來移除封裝材料和封裝層，從而精準地確定故障的位置和性質。
  
  
• 化學分析
  芯片開封是進行化學分析的重要手段，能夠確定芯片材料的組成和元素分布。這種分析對于檢測潛在的材料缺陷、污染物以及由不良封裝或封裝材料引發的問題非常重要。通過化學分析，我們能夠精確識別與材料相關的故障原因，從而采取針對性的措施來優化芯片制造過程。
  
  
• 封裝驗證
  芯片開封是對封裝質量進行評估的重要環節。通過仔細觀察封裝焊點、打線連接以及封裝缺陷等細節，可以全面檢查封裝工藝是否符合預設的標準和要求。這一評估過程有助于確保封裝的完整性和可靠性，從而防止因封裝質量不良導致的芯片失效。

綜上所述，芯片開封在失效分析中發揮著重要的作用。它不僅涉及失效模式分析和故障定位，還包括化學分析以及封裝驗證等多個方面。通過芯片開封，我們能夠獲取關于芯片內部器件和結構的關鍵信息，從而準確診斷芯片故障的原因。此外，這些信息還為改進芯片制造過程、提高芯片可靠性和質量提供了有力的支持。

測試示例