品質・信頼性エンジニアリング業務紹介 ●○● 事業内容 ●○● 半導体デバイス 部品材料 システム製品 に対する ・信頼性試験 ●○● サービス内容 ●○● 1 ・評価試験 ・品質解析 ・物理解析 ・化学分析 ・計測器校正 ・ 信 頼 性 試 験 ： 寿命試験 環境試験 機械的ｽﾄﾚｽ他 ・ 評 価 試 験 ： 外観・寸法 材料特性 電気特性 光学特性 ESD/ラッチアップ試験 ・ 品 質 解 析 ： 構造解析 元素分析 ＩＣ開封 ・ 物 理 解 析 ： SEM解析 ® ﾅﾉ・ﾌﾟﾛｰﾊﾞ解析 ・ 化 学 分 析 ： 環境負荷物質 雰囲気分析 信頼性ｺﾝｻﾙﾃｨﾝｸﾞ 良品・不良品解析 TEM解析 EDS 断面研磨 EELS AES 材料分析 ・ 計 測 器 校 正 ： 電気計測器 温湿度計測器 度量衡 ●○● 事業拠点 ●○● ◆ REG武蔵(本社) 〒187-8588 東京都小平市上水本町5-20-1 ﾙﾈｻｽ ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ(株)武蔵事業所内 ◆ REG高崎 〒370-0021 群馬県高崎市西横手町111番地 ﾙﾈｻｽ ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ(株)高崎事業所内 ●○● お問合せ ●○● 〒187-8588 東京都小平市上水本町5-20-1 ﾙﾈｻｽ ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ(株)武蔵事業所内 ﾙﾈｻｽ ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞｻｰﾋﾞｽ(株) 品質技術部 ： Tel 042-312-5769(ﾀﾞｲﾔﾙｲﾝ) E-mail [email protected] 管 理 部 ： Tel 042-312-5454(ﾀﾞｲﾔﾙｲﾝ) (営業・資材課：大畠) Fax 042-327-8690 ﾙﾈｻｽ ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞｻｰﾋﾞｽ(株) URL ： http://www.reg.renesas.com/ ★ 2 このような時 … 試験規格に基づいた試験をしたい ◆◇◆ ご相談下さい ◆◇◆ 寿命推定したい 適切な アドバイス・コンサルティングを 致します。 信頼性試験 市場購入品の真偽判定 評価試験 試験基板を作りたい 品質解析 構造を知りたい 不具合の原因調査 異物、組成を知りたい 装置の校正をしたい 化学分析 物理解析 計測器校正 信頼性コンサルティング 3 製品企画 半導体デバイスの信頼性を製品開発段 階から量産フェーズまでサポートします。 製品信頼性レビュー 試作仕様検討 信頼性評価計画立案 信頼性評価 製品の寿命推定 量産試作 初期品質の推定と ｽｸﾘｰﾆﾝｸﾞ条件の検討 量産 製品信頼性レビュー 製品のアプリケーションおよび使用環境を想定した信 頼性設計をサポートします。 信頼性評価計画立案 製品の寿命を判定するための最適な信頼性試験を検討 します。動作試験に必要な、試験基板の作成も請負います。 製品の寿命推定 信頼性試験データから製品の使用環境を考慮した寿 命推定を実施します。 初期品質の推定とスクリーニング条件の検討 量産試作データの分析により初期品質の推定と品質 向上のためのスクリーニング条件を検討します。 信頼性の教育 信頼性に関して少し詳しい内容が知りたい方には、信頼性 全般の教育も行います。 製品の開発から量産までの流れ 4 信頼性試験は故障メカニズムに基づいて実施することが必要です 主な故障メカニズムを以下に示します。加速因子には温度と電流密度が あります。動作試験は、温度と電圧などの加速因子を用いて主要な故障メ カニズムの加速寿命試験を行うことができる有効な信頼度試験方法です。 但し、電圧などを印加する為には試験用の基板が必要です。 試験基板の作成についてもご用命戴ければ、サポートいたします。 その他、評価用基板の作成等もご相談下さい。 試験槽内の様子 主な故障モデルと加速因子 項 目 モデル式（例） 加速因子 ＴＤＤＢ L = A・10-βE・exp(Ea/kT) 温度/電界 ＮＢＴＩ L = A・10-βE・exp(Ea/kT) 温度/電界 ｴﾚｸﾄﾛﾏｲｸﾞﾚｰｼｮﾝ L = A・J-n・exp(Ea/kT) ﾎｯﾄｷｬﾘｱ L = A・10-β/Vds・exp(Ea/kT) 温度/電流密度 温度/電圧 ＊TDDB：Time Dependant Dielectric Breakdown ＊NBTI：Negative Bias Temperature Instability 半導体要素信頼性評価受託サービス 5 半導体製品の品質は製造プロセスの品質に依存します。製造プロセスの開発や変更、異常発生 の際には信頼性への影響を確認する必要があります。また、品質維持のためには定期モニターも重 要です。 弊社では、お客様の ニーズに即した半導体要素信頼性評価（ホットキャリア、NBTI、 TDDB、エレクトロマイグレーション）の受託サービスを提供しております。 ≪HC≫ ラッキーエレクト ・ HC （ホットキャリア） １、Wafer Level プローバーと半導体パラメータアナ ライザを用いて評価を行います。 ・プローバー：Φ200までのウエハ径対応 ・温 度 ：室温～150℃までの 温度コントロールが可能です。 ２、 Package Level チップをパッケージに組立て、評 価を行います。 最大350℃まで温度コントロール が可能な装置を用いますので、Al配 線、Cu配線の評価が可能です。 ・ラッキー ・ NBTI エレクトロンモデル 3～4個のTEGで温度と電圧 電界E による加速試験を行います。 G 1加速電圧あたり最大評価 S D 時間は100,000sです。 ≪TDDB≫ TEG：チャネル長依存 ロン フォノン散乱せ ずに、ゲート垂 直方向の電界E によって高エネ ルギー化した電 子 ゲートへストレ スによって、酸 化膜中に元々 あった欠陥と電 気的に弱い箇 所の、局所的 な破壊パスを 生成する。 Tox ・ TDDB ウエハ内の全ショットを使って、 温度と電圧による加速 試験 破壊 を行います。 パス TEG：ゲート容量、PIP容量etc. 電子e・ EM （エレクトロマイグレーション） ≪EM≫Al平均粒径 10～20個のサンプルを用い て、温度と電流による加速試 験を行います。 各サンプルの抵抗経時変動 を確認し、寿命データを取得 します。 TEG：配線、Via ＜配線幅 (太幅配線) Al平均粒径 ＞配線幅 (細幅配線) eVia ボイド Via e- ビアEM：電子の出口付近にボイド形成 ウィスカ評価試験 6 金属表面（メッキ層）に発生するひげ状の結晶が成長して短絡に至る故障モードに対する信頼性 を評価します。 応力が発生するメカニズムにより、5つのモードが存在します。 (1)内部応力型 【目的】 母材の拡散による合金層形成や再結晶化等の応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。 【試験条件例】 30℃／60%,4000hr (2)温度サイクル型 【目的】 母材とメッキ材との線膨張係数の違いによる応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。 【試験条件例】 -40℃／85℃,1000サイクル (3)腐食型 【目的】 酸化による応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。 【試験条件例】 55℃／85%,2000hr (4)外部応力型 【目的】 コネクタ勘合などの外圧による応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。 【試験条件例】 コネクタ評価 (5)エレクトロマイグレーション型 【目的】 エレクトロマイグレーションによる応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。 【試験条件例】 規定環境下にて通電評価 ウィスカ事例 はんだ接合部の実装評価試験 7 半導体や電子部品が基板に実装された状態でのはんだ接合部の耐性を評価します。 温度サイクル試験により評価します。 【目的】 材料間の線膨張係数差による応力に対する接合部の耐性を評価します。 【試験条件例】 -40℃／125℃,2000サイクル 《接合部評価判定方法事例》 引き剥がし強度試験 横押し試験 基板曲げ試験 接合部断面観察 宇宙用半導体デバイス評価試験 8 衛星やロケットなどに使われる宇宙用半導体製品へ高い品質を作りこむための試験や評価を実施します。 生産工程において適切なスクリーニング評価や品質確認試験などを実施します。 【目的】 半導体デバイスに宇宙用品質を作りこみます。 【試験条件例】 MIL-PRF-19500に基づくスクリーニング評価 ＊一部試験は協力工場での実施となります。 ダイオード(気密封止)のスクリーニング例 [MIL-PRF-19500:JANSレベル] 信頼性試験 信頼性試験装置一覧 名 称 試 験 条 件 例 高温試験 85、100、125、150、200、250、300℃ 低温試験 -65、-55、-40、-20、-10、0℃ 温度サイクル試験 -40/85℃(20')、-55/125℃(20') -55/150℃(20')、-65/150℃(20') 熱衝撃試験 -65/150℃(5') 高温高湿試験 65℃95%RH、85℃85%RH、85℃30%～70%RH、 30℃60%～85%RH、60℃60%RH 飽和蒸気加圧試験 121℃/100% 不飽和蒸気加圧試験 110. 120. 130℃/85%RH 塩水噴霧試験 Nacl 10g～50g/m2/d (35℃） 振動試験 10～2,000Hz 衝撃試験 4,900～14,700m/s2 (500～1500G) 通電試験 125℃通電 パワーサイクル試験 その他試験 気密性試験 ガス腐食試験 9 信頼性試験 10 高温保存試験/低温保存試験 目的 半導体や電子部品が長時間、高温下もしくは低温下に曝された場合の耐性を評価します。 方法 高温槽、または低温槽と呼ばれる試験槽を使用して、規定の温度下で規定の時間投入します。 【試験条件例】 温度=150℃,時間=1000hr,中間取出し時間=96hr/240hr/500hr 【対応範囲】 温度=－70～1000℃（500～1000℃はマッフル炉での対応になります） ＊試験サンプルの大きさ、形状によっては制限を受けます。 { 装置内容積例：600W×650H×600D mm } 高温/低温槽 信頼性試験 11 温度サイクル試験/熱衝撃試験 目的 半導体や電子部品が温度変化または温度変化の繰返しを受けた場合の耐性を評価します。 方法 温度サイクル槽(気槽)または熱衝撃槽(液槽)と呼ばれる試験槽を使用して、規定の温度下で規定 の時間投入します。 【試験条件例】 温度=-40～85℃,サイクル数=500サイクル(高温,低温各20分) 中間取出し時間=100サイクル/200サイクル 【対応範囲】 温度：高温側=60～200℃ 低温側=-70～0℃ ＊試験サンプルの大きさ、形状によって制限を受けます。 { 装置内容積例：650W×460H×370D mm } 温度サイクル槽 信頼性試験 飽和蒸気加圧（プレッシャークッカーテスト） 不飽和蒸気加圧試験 12 目的 半導体や電子部品が長時間、高温高湿下に曝された場合の耐性を加速評価します。 方法 プレッシャークッカー槽と呼ばれる試験槽を使用して、規定の温度/湿度下で規定の時間投入します。 【試験条件例】 温度=130℃85%RH 時間=100h 中間取出し時間=25/50h 【対応範囲】 温度=105～143℃ 湿度=75～100% 圧力=0.02～0.2MPa ＊試験サンプルの大きさ、形状によって制限を受けます。 { 装置内容積：355W×355H×426D mm } プレッシャークッカー槽 信頼性試験 13 塩水噴霧試験 目的 半導体や電子デバイスを塩霧で使用/保存した場合の外装メッキや塗膜の耐性を評価します。 方法 専用の試験槽を使用して、規定温度で規定濃度の塩水を噴霧した状態の中へ投入します。 【試験条件例】 温度=35℃ 濃度=5% 時間=48h 【対応範囲】 温度：35℃ 湿度：20～98% ＊試験サンプルの大きさ、形状によって制限を受けます。 塩水噴霧槽 信頼性試験 14 振動試験/衝撃試験 目的 半導体や電子デバイスが輸送や使用時に受ける振動や衝撃への耐性を評価します。 方法 専用の試験装置を使用して、規定の条件にて製品へストレスを印加します。 (1)振動試験 【試験条件例】 周波数:100～2000Hz ピーク加速度:20G 方向X／Y／Z 各方向:9min 【対応範囲】 最大荷重:500Kgf 最大加速度:100G 周波数範囲:5～4.5KHz 最大振幅:20mmP-P ＊試験サンプルの大きさ、形状によって制限を受けます。 (2)衝撃試験 【試験条件例】 ピーク加速度=500G 振幅=1ms(半正弦波) 方向X1,2／Y1,2／Z1,2 各方向3回 【対応範囲】 最大加速度:2000G 波形:半正弦波 ＊試験サンプルの大きさ、形状によって制限を受けます。 振動試験装置 衝撃試験装置 信頼性試験 通電試験 15 目的 半導体や電子部品が長時間、電気的及び熱的ストレスを受けた場合の耐性を評価します。 方法 (1)高温連続通電試験 【目的】 長時間、高温下での動作状態に対する耐性を評価します。 【試験条件例】 電圧／電流=規定の動作条件,Ta=125℃(Tj=175℃) 【対応範囲】 個別半導体,モジュール,レギュレータIC,その他IC (2)断続通電試験 【目的】 長時間、電気的なON/OFFを繰返すことによる電気的/熱的ストレスの変化に対する耐性評価 【試験条件例】 電圧／電流=規定の動作条件,⊿Tc=75℃(30～105℃) 【対応範囲】 個別半導体,モジュール,レギュレータIC,その他IC (3)パワーサイクル試験 【目的】 長時間、安定したケース温度下でSW動作を繰返すことによる電気的/熱的ストレスの変化に 対する耐性評価 【試験条件例】 電圧／電流=規定の動作条件,Tc=50℃ ⊿Tj=100℃(50～150℃) 【対応範囲】 MOS-FET,IGBT,IPM,その他IC 断続通電試験装置 パワーサイクル試験装置 信頼性試験 16 その他試験 目的 その他の半導体や電子部品の信頼性試験をご紹介します。 方法 (1)気密性試験 【目的】 気密封止パッケージ製品の気密性を評価します。 【試験条件例】 グロスリーク試験,Heリーク試験 【対応範囲】 グロスリーク試験(加圧グロス可能),Heリーク試験 (2)ガス腐食試験 【目的】 半導体や電子部品が腐食性ガス雰囲気中に曝された場合の耐性を評価します。 【試験条件例】 H2Sガス,SO2ガス,NO2ガス,Cl2ガス 【対応範囲】 H2Sガス,SO2ガス,NO2ガス,Cl2ガス雰囲気 (3) 加湿＋実装ストレスシリーズ試験 【目的】 樹脂封止された表面実装用半導体の実装時の耐性を評価します。 【試験条件例】 20hrベーク,168hr吸湿,リフロー加熱(260℃ピーク) 【対応範囲】 ベーク処理,吸湿処理,リフロー加熱(Pbフリー対応多ゾーンタイプ),剥離評価 ガス腐食試験装置 リフロー試験装置 17 試験基板の設計/作成もお任せ下さい ！ 動作試験を行うためには、動作状態にする為に複雑な信号を発生するパターンジェネ レータが必要です。また、信頼性試験用の基板等は使用環境が特殊であり、試験に耐 えうる部品の選定や試験装置に入るかどうかなどの確認も必要となります。 基板作成も弊社にお任せ下さい。また、評価用の基板などもご相談下さい。 ［基板作成の業務フロー］ 入力する波形等を御指示 どの様な信号を入力するか？ 戴ければ、専用の試験基板 電圧条件をどうするか？などにつ 仕様打合せ の設計/作成も行えます。 いて検討を行い基板の仕様を決 定します。 回路設計 決定した仕様を実現するため の回路を設計します。 ＤＵＴ 設計/製作 作 成 デバッグ 試験に耐えうる部品、適正な 基板サイズ等を指定し基板を製 作します。 完成した基板が仕様の通り動 作することを確認し、不具合が ある場合は修正も行います。 試験基板 信頼性試験を実現するための評価用装置を作成します。 【対応範囲】 マイコン,メモリ等のICやパワー系半導体など、各種半導体・電子部品 パワーサイクル試験装置 パターン発生器 ラックマウント発信器 16ch定電流源 デバイスに電気的接続するための基板やジグを作成します。 【対応範囲】 マイコン,メモリ等のICやパワー系半導体など、各種半導体・電子部品 バイアス印加用基板 ESD装置用基板 特殊PKG用測定ジグ チップ測定用ジグ 18 評価試験 19 静電破壊試験（ESD試験） 目的 半導体や電子部品が静電気による電気ストレスを受けた場合の破壊耐量を評価します。 方法 静電気の発生モデルにより、以下の3種類の方法があります。 (1)人体モデル(HBM法:Human Body Model) 【目的】 デバイスに対して人体から静電気が放電された場合を模擬した試験です。 【試験条件例】 C=100pF,R=1.5KΩ,1回印加 （C:コンデンサ容量,R:抵抗） 【対応範囲】 PIN数:1～512pin,電圧:±10～±4500V (2)マシンモデル(MM法:Machine Model) 【目的】 デバイスに対して機械から静電気が放電された場合を模擬した試験です。 【試験条件例】 C=200pF,R=0Ω,1回印加 （C:コンデンサ容量,R:抵抗） 【対応範囲】 PIN数:1～512pin,電圧:±10～±3000V (3)デバイス帯電モデル(CDM法:Charged Device Model) 【目的】 デバイス自身が帯電して静電気が放電された場合を模擬した試験です。 【試験条件例】 1回印加 【対応範囲】 PIN数:1～1024pin,電圧:±10～±2000V HBM／MM法試験装置 CDM法試験装置 評価試験 20 ラッチアップ試験 目的 CMOS半導体が構造上有する寄生サイリスタのターンオンに伴う誤動作に対する耐量を評価します。 方法 寄生サイリスタのターンオン発生モデルにより、以下の3種類の方法があります。 (1)パルス電流注入法 【目的】 入出力端子から電気ストレスを受けた場合のラッチアップ耐量を評価します。 【試験条件例】 電流=50mA,パルス幅=10ms,1回印加 【対応範囲】 PIN数:1～256pin,電流:±1～±1000mA (2)電源過電圧法 【目的】 電源端子の過電圧によるラッチアップ耐量を評価します 【試験条件例】 電圧C=絶対最大定格,パルス幅=5s,1回印加 【対応範囲】 PIN数:1～256pin,電圧:±0.1～±35V (3)コンデンサ電圧印加法 【目的】 入出力端子から静電気ストレスを受けた場合のラッチアップ耐量を評価します。 【試験条件例】 Vcc=定格最大値,C=200pF,R=0Ω,1回印加 （C:コンデンサ容量,R:抵抗） 【対応範囲】 PIN数:1～256pin,電圧:±1～±1000V ラッチアップ試験装置 評価試験 21 選別検査・スクリーニング 目的 半導体や電子部品の良品/不良品の選別を実施します。尚、初期的に故障が内在している可能性があ る場合は電気的あるいは機械的なストレスを短時間印加した上で行うスクリーニング試験を実施します。 方法 電気的特性や非破壊検査等により、良品／不良品の選別を実施します。 (1)電気的特性による方法 【目的】 電気的特性を測定することによって判定基準を元に良品/不良品の判定を行います。 【試験条件例】 温度サイクル試験10サイクル後に電気的特性を測定して選別します。 【対応範囲】 各種電気的特性の測定,外観検査,テーピング (2)非破壊検査による方法 【目的】 非破壊による検査方法よって判定基準を元に良品/不良品の判定を行います。 【試験条件例】 X線透過による内部ワイヤ断線の不良を選別します。 【対応範囲】 Ｘ線透過検査,実体顕微鏡検査,工業顕微鏡測長(1μm),外観検査,テーピング 《選別試験・スクリーニング試験の流れ》 エージング 電気的特性 外観検査 梱包・出荷 評価試験 電気的特性の測定（テスト） 目的 半導体や電子部品の電気的特性を測定します。 方法 テストプログラムやテストボードを作成して、電気的特性を測定します。 【目的】 メモリIC,マイコンIC,ロジックIC,リニアIC,ディスクリート製品等の電気的特性を測定します。 【試験条件例】 リニアIC(Ope-AMP)のデータシートに基づく電気的特性の測定 【対応範囲】 メモリテスタ：動作スピード=60MHz,ドライバ=576pin,I/O=288pin マイコンテスタ：動作スピード=33MHz,対応ピン数=256pin リニアICテスタ：電圧=±30V,電流=±300mA,対応ピン数=32pin トランジスタテスタ：電圧=1000V,電流=10A,対応ピン数=3pin インピーダンスアナライザ：印加電圧=5mV～1.1V,周波数=5Hz～13MHz 超絶縁抵抗計：測定電圧=1,000V,測定範囲=0.5MΩ～1000MΩ ナノボルト/マイクロオームテスタ：最小測定電圧(抵抗)=1nV(1μΩ) マイコンテスタ テストボード作成 テストプログラム作成 22 評価試験 光学特性の測定 目的 半導体や電子部品の光学的特性を測定します。 方法 積分球を使用して発光スペクトルが測定出来る分光放射測定システムです。 【目的】 積分球システムを用いたLEDの光学的特性を測定します。 【試験条件例】 規定の動作条件下でのLEDの全光速,分光分布 【対応範囲】 全光束(W),全放射束(lm),分光分布,ピーク波長,ドミナント波長, 色度(x,y),相関色温度(OCT) ＊測定波長：250～800nm(分解能1.5nm)、対応製品：砲弾型LED,SMD型LED LED光学的特性測定システム 23 解析コンサルティング一覧 24 解析サポート 解析フローを示します。 FIB加工 一次解析 試料 レーザ CVD SAT IC開封 透過X線 観察装置 詳細解析 平面研磨 裏面研磨 ウェット エッチング X線トポ エアー ブラスト 電気的 特性 PEM IROBIRCH …etc EBAC パッケージ 断面研磨 ®ナノ・ プローバ SEM EDS 試 料 作 製 TEM EELS STEM AES CP解析 SIMS ※ ®ナノ・プローバは㈱日立ハイテクノロジーズの登録商標です。 解析装置一覧(1) 非破壊観察装置 電気的特性 測定装置 IC開封装置 装置名 使用用途・装置仕様など 超音波顕微鏡(SAT) 超音波によるIC内部の非破壊観察 透過X線観察装置 X線によるIC内部の非破壊観察 構造及びボンディングワイヤー観察 カーブ・トレーサー/DC測定器 電圧印加によるV-I特性の測定 リーク電流及び耐圧測定 発煙硝酸 Opener 発煙硝酸による部分開封 エア・ブラスト アルミナ噴流による掘削加工 PEM(発光)解析装置 回路の故障箇所から発生する微小発光による解析手法 IR-OBIRCH解析装置 電気特性 解析装置 界面剥離・クラックの状態観察 FIB加工用及び解析サンプルの作成 発煙硝酸で開封不可能なサンプルの加工 リーク・ショート箇所の特定 レーザー照射による故障箇所の発熱現象による解析手法 リーク箇所や抵抗異常個所の特定 オープン・高抵抗箇所の特定 SEM試料ﾁｬﾝﾊﾞｰ内の微小Wﾌﾟﾛｰﾊﾞで電特を測定 単体MOS, Via抵抗等の電気特性の測定 研磨装置（前処理） チップ、パッケージの表面 または裏面研磨 FIB配線加工，解析の前処理 FIB配線加工装置 配線・回路修正/PAD作製 IC回路修正とプローブ ポイント製作 レーザ光をエネルギ源（熱源）に用いた成膜 低抵抗配線（Cu）加工 レーザーCVD加工装置 集束ｲｵﾝﾋﾞｰﾑ加工観察装置 (FIB) FB2000A, FB2100 試料作製装置 適用例 SEM試料チャンバ内の微小Wプローバで 電気的特性を測定 EBAC解析装置 ®ナノプローバ 解析サポート 依頼内容によって, 適した解析手法・解析装置を選択, 試料の状態観察, または元素分析を行います。 GATANﾃﾞｨﾝﾌﾟﾙｸﾞﾗｲﾝﾀﾞ Model656 GaイオンによるSEM・TEM試料加工 印加電圧：30kV, 40kV 回転研磨による試料の薄膜化, 平面研磨 反応性ｲｵﾝｴｯﾁﾝｸﾞ装置 ES371 RIEプラズマによる異方性エッチング ウェットベンチ 各種化学薬品を利用したエッチング SEM,TEM用試料の断面加工 SEM,TEM用試料の断面平面 ICﾁｯﾌﾟの各種積層膜の除去, 前処理 ICﾁｯﾌﾟの各種積層膜の除去, 前処理 ※ ®ナノ・プローバは㈱日立ハイテクノロジーズの登録商標です。 25 解析装置一覧(2) 装置名 走査型電子顕微鏡(SEM) S5000, S4800 観察装置 透過型電子顕微鏡(TEM) H9000 走査透過型電子顕微鏡 (STEM) HD2000 結晶欠陥 解析装置 X線トポグラフィ 依頼内容によって, 適した解析手法・解析装置を選択, 試料の状態観察, または元素分析を行います。 使用用途・装置仕様など 二次電子による表面状態観察・形状観察 印加電圧：5kV, 観察倍率：数10倍～300ｋ倍 透過電子による形状観察・格子像観察 印加電圧：300kV, 観察倍率：100倍～500k倍 二次・透過・散乱電子による形状観察 印加電圧：200kV, 観察倍率：100倍～500k倍 X線の回折効果を用い,結晶中の格子異常を観察 撮影可能ウェハサイズ：～12インチ ｴﾈﾙｷﾞｰ分散型X線分析装置 特性X線による元素分析, 検出下限：1%～ (SEM-EDS, STEM-EDS) 【S4800】面方向分解能・深さ方向分解能：各数μm S4800, HD2000 分析装置 オージェ電子分光分析(AES) PHI-670 二次イオン質量分析(SIMS) IMS-6f 適用例 表面形状, 微小形状, 断面形状等の観察 ゲート形状, 微小構造形状, 結晶欠陥等の観察 ゲート形状, 微小構造形状等の観察 格子欠陥等の面内分布解析 異物等の元素分析(点分析・マッピング) 【HD2000】面方向分解能：数nm 電子ｴﾈﾙｷﾞｰ損失分光分析装置 非弾性散乱電子のｴﾈﾙｷﾞｰ損失による元素分析 (STEM-EELS) HD2000 26 面方向分解能：数nm, 検出下限：1%～ 試料の極表面元素分析, Arｽﾊﾟｯﾀによる深さ方向元素分 析, 検出下限：1%～ 面分解能：約5μm, 深さ分解能：約2nm 試料深さ方向の元素濃度分析, H～Uの元素分析が可能 + 一次イオン源：O2 , Cs + 面方向分解能：約100μm, 検出下限：ppm～ 異物等の元素分析(点分析・マッピング) ﾎﾞﾝﾃﾞｨﾝｸﾞﾊﾟｯﾄﾞ・異物・金属表面変色部等の, 極表面の元素分析・深さ方向分析 拡散層中の不純物濃度の深さ方向ﾌﾟﾛﾌｧｲﾙ分析 / 各種成膜・めっき膜中の元素濃度分布分析 / エネルギーコンタミ評価 解析事例 一次解析 X線観察 超音波観察 27 解析事例 28 IC開封 • 樹脂保護膜除去 • パッシベーション膜除去 • EB(Electron Beam)テスタ解析、 FIB(Focused Ion Beam)加工に最適 開封方法 開封可能レジン ウェットエッチング法 エポキシ系 エアーブラスト法 シリコン系 開封実施例 ウェットエッチング 解析事例 IC開封 29 IC開封 従来方法 発煙硝酸による開封 １．発煙硝酸では溶けないレジン ２．BGA製品でPCB基板を使用している ３．開封領域においてサイドエッチを出せない 開封事例 エアーブラスト装置による開封 開封事例 解析事例 30 断面研磨 パッケージ構造調査 (ｲﾝﾅｰﾘｰﾄﾞ断面研磨箇所) 400倍 (半田ﾎﾞｰﾙ断面研磨箇所) A部 B部 50倍 Ｘ線透視写真 200倍 3,000倍 15,000倍 15,000倍 断面研磨観察 解析事例 CP解析 （Cross section Polisher） CPで断面を加工し、SEM観察した事例を示します。 合金厚測定 500um以上 カーケンダルボイド解析 剥離解析 CP加工なら ・綺麗な試料断面を作製する事が出来ます。 ・500µm以上の広い領域を加工する事が可能です。 隣接バンプやワイヤと比較する事が可能です。 ・加工の歪み、だれ、凹凸の少ない仕上げが可能です。 ・加工時の試料ダメージが少ないため、広範囲の剥離 観察も可能です。 31 物理解析事例 32 解析サポート技術 ●解析サポート技術 FIB加工 レーザCVD ・配線切断（FIB加工） ・接続穴形成（FIB加工） ・穴埋め（FIB-CVD） （低抵抗配線が形成可能） ・配線形成（レーザCVD） ・配線抵抗低減（レーザアニール） 配線修正 FIB エッチングガス エッチングガス CVDガス CVDガス （Cu/Al加工用） （SiOx/Lowk加工用） （SiOｘデポ用） （Ptデポ用） 切断 <FIBAE> 窓開け <FIBAE> レーザ 絶縁物埋込 ＆ メタル埋込 <FIBCVD> <FIBCVD> CVDガス （Cuデポ用） 配線接続 <FIBCVD> 配線接続 <レーザCVD> 不良解析用パッド形成 絶縁物成膜 <FIBCVD> 窓開け <FIBAE> メタル埋込 <FIBCVD> パッド形成 <FIBCVD> 物理解析事例 33 解析サポート技術 ●解析サポート技術 研磨加工 ・レジン切削装置（浜松ホトニクス：C7103） ・Si研磨装置（Ultra Tec：ASAP-1） ・Si研磨装置（ALLIED：MULTIPREP） ・ディンプル研磨装置（GATAN製） ディンプル研磨 鏡面化完了外観写真 パッケージの 中心にマーク チップサイズの 1.5～2.0倍で切削 チップ裏面まで 切削し完了 PEM（発光）解析 物理解析事例 34 SEM解析 (a)にPoly-Siｼｮｰﾄ不良, (b)にGateﾋﾟﾝﾎｰﾙ不良の解析事例を示します． Poly-Si ﾚｰｻﾞｰﾏｰｸ ﾚｰｻﾞｰﾏｰｸ 不良推定箇所に Poly-Siｼｮｰﾄ不良 あり。 ゲート酸化膜破壊有り。 (a) Poly-Siショート不良 (b) Gateピンホール不良 物理解析事例 35 不良位置特定技術 ●不良位置特定技術 PEM(発光)解析 IR-OBIRCH 解析 EBAC 解析 ・中間電位配線部 ・ゲート破壊箇所 ・ショート箇所 ・異常電流経路特定 ・ゲート破壊/異常箇所 ・オープン箇所 ・高抵抗箇所 発光＋パターンイメージ 反応＋パターンイメージ 本来のネット形状 EBAC像 EBAC反応消失 PEM（発光）解析結果 (浜松ホトニクス PHEMOS-200) IR-OBIRCH解析結果 (浜松ホトニクス μAMOS-200) EBAC解析結果 物理解析事例 36 ナノプローバ解析→TEM解析 ナノプローバにて電気的特性測定後,TEM解析を行なった事例を示します Gate Ox膜厚の違いが不良原因となっていることを明らかにしました． 不良位置特定 ・PEM(発光)解析 ・IR-OBIRCH解析 ・ナノプローバ Gate Sub Source Ids log(Ids) Drain 3μm Ref Fail Vgs Vgs 測定中のSEM写真 不良要因特定 ・TEM,STEM,SEM による形状観察 (平面,断面) ・STEM,SEM による元素分析 (EDS,EELS) Fail Gate poly-Si Ref. Gate poly-Si Gate Ox Gate Ox Substrate Si TEM image Substrate Si 物理解析事例 断面TEM / 平面TEM解析 Poly-Siのグレインを断面TEMと平面TEMで評価した事例を示します． 断面TEM 観察像 平面TEM 観察像 37 物理解析事例 X線トポグラフ解析 X線トポグラフによる結晶欠陥解析事例を示します． X線トポグラフ装置 不良品のX線トポグラフ像 ■測定原理:単結晶材料中に含まれる格子欠陥や格子歪みの分布や形を X線の回折効果を利用して観察. ■機能:1)透過法によるバルク欠陥の検出． 2)反射法による表面欠陥の検出． ■試料:φ300mmまで対応可能. 【Siｳｪｰﾊ,Epiｳｪｰﾊ,GaAsｳｪｰﾊ(反射法のみ)】 ■撮像形態:1)イメージングプレートによる写真撮像 2)X線フィルムによる撮像 38 物理解析事例 39 エネルギー分散型X線分析(EDS) 試料に照射した電子線によって発生した特性X線より，元素を特定します． 不良Spl 電子線 EDS検出器 試料 X線 Cu,Taのマッピングに差が見られる ⇒構造に違いがあることが判明 Ref.Spl 物理解析事例 40 電子エネルギー損失分光分析(EELS) 試料に照射し透過した散乱電子のｴﾈﾙｷﾞｰ損失より，元素を特定します． 電子線 +A +Ref. 試料 スペクトル 検出器 10000 磁場で 湾曲させる 8000 Intensity 異常部(+A)に『O』を検出 ⇒酸化が高抵抗異常の原因 O：532eV A Ref. O：532eV 6000 4000 2000 0 450 500 550 Energy Loss 600 物理解析事例 41 オージェ電子分光分析(AES) AESにて分析可能な解析手法と, ボンディングパッドの深さ方向分析事例を示します． ・深さ方向分析 表面酸化膜層の膜厚計測 表面膜構造解析 etc. ボンディングパッド深さ方向分析例 4 5 09040119.pro x 10 4.5 O 4 3.5 Intensity ・表面元素分析 表面組成 etc. 強度 3 Al 2.5 2 1.5 1 F 0.5 C 0 0 ・面内分析 表面元素分布マッピング etc. 5 10 15 20 25 30 Sputter Depth (nm) 35 深さ(nm) 40 45 50 物理解析事例 42 二次イオン質量分析(SIMS) SIMSによるSi中Asの定量評価事例を示します。 ■ As in Si : 30keV 3.0E15atom/cm2 定量評価 相対感度係数(RSF)を求める。 分析条件: SIMS (IMS6f) Ion 源 (Cs+) 二次ion (Negative) EVANS社製標準サンプルを用いた定量 SIMS分析条件 Ion:Cs+ Primary HV:10keV Secondary HV :-4.5keV Primary current:15nA Raster size:250×250um Diameter:55.5um エッチングクレータ測定データ 555nm 粗さ計（α-Step）計測 α-Stepデータ RSF : 8.00E+14 化学分析 43 分析評価事例 半導体メーカの分析機関 として長年培った評価技術、リソースを駆使し お客様に有益な情報を提供して参ります。 1. クリーンルーム評価： クリーンルーム雰囲気、超純水中不純物 装置上部のSiウェハから単 位cm2当たり13乗原子数レ ベルのFe等が検出され、装 置上部にSUS系の汚染源が あることが判明した。 2. 原材料分析評価： フォトレジスト、薬液、CMPスラリー、CMPパッド、リー ドフレーム 3. コンタミネーション分析評価： ウェハ表面、酸化膜、金属膜、装置内汚染 (atoms/cm2) Ref Lower Center Upper 1.0E+13 1.0E+12 1.0E+11 4. 異物解析評価： パッケージ、顧客返品の付着異物解析 5. 環境負荷物質評価： RoHS、REACH、ハロゲンフリー等 1.0E+10 1.0E+09 1.0E+08 Al Cu Fe Ni Zn 縦型Poly-Siデポ装置のメタル汚染評価 化学分析 44 微量分析に対応した環境 微量分析 に必要な環境、器具、試薬の採用により、 pptレベルの分析を実現しています。 • クリーンルーム環境 • 電子工業用高純度試薬 • 超純水（>18.2MΩ） • 石英製インピンジャー • PFAボトル • マイクロピペット • PFAメスフラスコ 超純水中不純物の検出下限 1 F 検 出 下限 (ppt) 10 2 Cl 2 14 モ ノ メ チル ア ミ ン 0.5 3 Br 10 15 ジ エ タノ ー ル アミ ン （ DEA) 6 4 NO 2 3 16 エ チ ルア ミ ン 1 5 NO 3 10 17 ジ メ チ ル アミ ン 1 6 PO 4 10 18 トリ エ タ ノー ル ア ミン 30 7 SO 3 - 19 ト リ メ チル ア ミ ン 2 8 SO 4 10 20 ジ エ チ ル アミ ン 3 9 Na 0.5 21 Fe 1 10 K 0.5 22 Cu 1 11 Mg 0.5 23 Ni 2 12 Ca 1 24 Zn 10 No 測 定 物 質 検出下限 (ppt) 13 モノ エ タ ノー ル ア ミン （ MEA) 30 No 測 定物 質 化学分析 45 分析評価対象項目 前処理技術、分析装置を使い分けることにより、 元素、イオン、化合物 様々な化学形態を測定しています。 • 陰イオン（F,Cl,NOx,Br,PO4,SOx等） • 陽イオン（Na,Mg,K,Ca,NH4等） • 有機イオン測定（アミン、脂肪族、芳香族系有機酸等） 純水中 バクテリア • 金属元素（Al,Bi,Cd,Cr,Cu,Fe,Hg,Ni,Pb,Sn,W,Zn等） • 微粒子組成（B,C,Fe,Cu,Zn,Si,Na等 ） • 微粒子数（粒径φ0.1μm～φ2μm） • その他（pH、水分、粘度、樹脂濃度、紫外線吸収量、バクテリア数） 化学分析 分析値の信頼性 46 1. 法令準拠： RoHS指令の国際規格であるIEC62321に準拠した測定を実施 2. 分析値のクロスチェック： （社）日本分析化学会 主催の「プラスチック成分分析 技能試験」に参加し、 ほぼ中央値を報告しています。 （ブラインドテスト、2006年/140試験所、2007年/104試験所、2008年 /92試験所、2009年/96試験所） 3. 分析技術者の教育： （社）日本分析化学会の教育訓練を受講（注1）した作業者が実施して います 第5回プラスチック分析技能試験結果 (ppm) Cd Cr Pb Hg Br 弊社報告値 46.91 54.34 73.97 36.58 67.50 Median値 47.52 55.50 76.70 38.46 67.35 偏差(%) -1.3 -2.1 -3.6 -4.9 +0.2 -0.46 -0.55 -0.86 -0.95 +0.02 Z-score(注2) （注1）：プラスチック中有害金属成分の化学分析技術セミナー 有害物質規制/ RoHS指令対応（実技と試験） （注2）： Z-score 試験所の平均値の全体のメディアンからの隔たりを見る指標 |ｚ|≦2：満足、2<|ｚ|<3：疑わしい、3≦|ｚ|：不満足 化学分析 47 主な分析装置 【無機分析】 ● ICP発光分析装置（ICP-OES） ● フレームレス原子吸光光度計（AAS） ● イオンクロマトグラフ （アニオン、カチオン、メタル） （IC） ● 水銀分析装置（CV-AAS） ● 蛍光X線分析装置（XRF） 【有機分析】 ● 有機イオンクロマトグラフ （Organic IC） ● 顕微FT-IR （μ-FT-IR） 【その他】 ● レーザパーティクルカウンタ（LPC） 顕微FT-IRによる異物の同定分析 計測器校正 48 当社では電気計測器から機械計測器まで各種計測器を校正しております。 標準器は、製造メーカ、認定事業者に校正依頼し、国家標準、国際標準に トレースされています。 当社では計量士がおり、適切な計測管理を行っています。 ルネサス エンジニアリングサービスのトレーサビリティ 産業技術総合研究所 各国標準機関 日本電気計器検定所、 指定校正機関 認定事業者 （JCSS，ISO/IEC17025) 製造メーカ ルネサス エンジニアリングサービス 計測器校正 ◆ 電圧・電流・電力測定器 49 主な校正可能機種（例） ◆ 分析器 ◆ 温度、湿度測定器 ◆ 度量衡 デジタルマルチメータ 半導体パラメータアナライザ 温度調節計 シックネスゲージ デジタルボルトメータ ロジックアナライザ 温度指示計 ダイヤルゲージ サーモストリーマ デジマチックインジケータ ウェハープローバ ノギス デジタルテスタ アナログテスタ エレクトロメータ クランプメータ デジタル微少電圧電流計 電圧電流発生器 アナログ電圧電流計 ◆ 発振器・信号発生器 ＲＣオシレ一タ シグナルジェネレータ パルスジェネレータ スコープキャリブレータ ◆ 電源関連装置 定電圧電源 システム電源 ◆ 周波数・時間・波形測定器 フォースゲージ ユニバーサルカウンタ デジタル温度計 周波数カウンタ 表面温度計 オシロスコ―プ 棒状温度計 電流プローブ増幅器 白金測温抵抗体 カーブトレーサ 熱電対 プッシュプルゲージ ストップウォッチ デジタル温湿度計 テンションゲージ アナログ温湿度計 ロードセル 自記温湿度計 寸法測定器 ◆ 回路定数等測定器 ＬＣＲメータ ＣーＶメータ ◆ 記録測定器 トレンドロガー ６ダイヤル可変抵抗器 メモリハイコーダ ミリオームメータ ペンレコ―ダ 絶縁抵抗計 温度記録計 表面電位計 ＸＹレコーダ ◆ テスタ カード型レコーダ ブロックゲージ マイクロメータ 電子天秤 分銅 シートゲージ ◆ その他 デジタル回転計 静電測定器 帯電プレート 風速計 トルクドライバ ロジックテスタ シューテスタ メモリテスタ リストラップテスタ 計測器校正 50 主な標準器（例） 電圧・電流校正装置 オシロスコープ校正装置 温度校正装置 湿度校正装置 トルクドライバ校正器 風速計校正装置 計測器校正 51 試験成績書には下記の内容を記載いたします。 見本 1. お客様名 2. 総合判定 3. 管理番号 4. 品名 5. 型式 6. 製造番号 7. 製造会社 8. 校正日 9. 校正条件 10. 校正データ 11. 使用標準器 試験成績書（例） 計測器校正 52 校正証明書には下記の内容を記載いたします。 1. お客様名 見本 2. 管理番号 3. 品名 4. 型式 5. 製造番号 6. 製造会社 7. 校正実施日 8. 校正条件 9. 国家標準または国際標準 トレーサビリティが取れて いることを示す文章 10. 使用標準器 校正証明書（例） 計測器校正 53 見本 国 家 標 準 産 業 技 術 総 合 研 究 所 ﾏﾙﾁﾌｧﾝｸｼｮﾝｷｬﾘﾌﾞﾚｰﾀ ﾌﾙｰｸ 5720A ﾏﾙﾁﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄｷｬﾘﾌﾞﾚｰﾀ ﾌﾙｰｸ 5500A ﾃﾞｼﾞﾀﾙﾏﾙﾁﾒｰﾀ ｱｼﾞﾚﾝﾄﾃｸﾉﾛｼﾞ 3458A 拡大 トレーサビリティ体系図（例）
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