失效分析基本概念

      定義：對失效電子元器件進行診斷過程。

      1、進行失效分析往往需要進行電測量并采用先進的物理、冶金及化學的分析手段。

      2、失效分析的目的是確定失效模式和失效機理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機理的重復出現。

      3、失效模式是指觀察到的失效現象、失效形式，如開路、短路、參數漂移、功能失效等。

      4、失效機理是指失效的物理化學過程，如疲勞、腐蝕和過應力等。

失效分析的一般程序

1、收集現場數據：

2、電測并確定失效模式

      電測失效可分為連接性失效、電參數失效和功能失效。

      連接性失效包括開路、短路以及電阻值變化。這類失效容易測試，現場失效多數由靜電放電（ESD）和過電應力（EOS）引起。

      電參數失效，需進行較復雜的測量，主要表現形式有參數值超出規定范圍（超差）和參數不穩定。

      確認功能失效，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結果。如測得輸出狀態與預計狀態相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測試主要用于集成電路。

      三種失效有一定的相關性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數失效的根源時常可歸結于連接性失效。在缺乏復雜功能測試設備和測試程序的情況下，有可能用簡單的連接性測試和參數測試方法進行電測，結合物理失效分析技術的應用仍然可獲得令人滿意的失效分析結果。

3、非破壞檢查

      X-Ray檢測，即為在不破壞芯片情況下，利用X射線透視元器件（多方向及角度可選），檢測元器件的封裝情況，如氣泡、邦定線異常，晶粒尺寸，支架方向等。

      適用情境：檢查邦定有無異常、封裝有無缺陷、確認晶粒尺寸及layout。

      優勢：工期短，直觀易分析

      劣勢：獲得信息有限

局限性：

      1、相同批次的器件，不同封裝生產線的器件內部形狀略微不同；

      2、內部線路損傷或缺陷很難檢查出來，必須通過功能測試及其他試驗獲得。

案例分析：

      X-Ray 探傷----氣泡、邦定線

      X-Ray 真偽鑒別----空包彈（圖中可見，未有晶粒）

      “徒有其表”

      下面這個才是貨真價實的

      X-Ray用于產地分析（下圖中同品牌同型號的芯片）

      X-Ray 用于失效分析（PCB探傷、分析）

      （下面這個密密麻麻的圓點就是BGA的錫珠。下圖我們可以看出，這個芯片實際上是BGA二次封裝的）

4、打開封裝

      開封方法有機械方法和化學方法兩種,按封裝材料來分類，微電子器件的封裝種類包括玻璃封裝(二極管)、金屬殼封裝、陶瓷封裝、塑料封裝等。

機械開封&化學開封

5、顯微形貌像技術

      光學顯微鏡分析技術

      掃描電子顯微鏡的二次電子像技術

      電壓效應的失效定位技術

6、半導體主要失效機理分析

      電應力（EOD）損傷

      靜電放電（ESD）損傷

      封裝失效

      引線鍵合失效

      芯片粘接不良

      金屬半導體接觸退化

      鈉離子沾污失效

      氧化層針孔失效

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