失效分析基本概念

      定義：對(duì)失效電子元器件進(jìn)行診斷過程。

      1、進(jìn)行失效分析往往需要進(jìn)行電測(cè)量并采用先進(jìn)的物理、冶金及化學(xué)的分析手段。

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

      3、失效模式是指觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式，如開路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。

      4、失效機(jī)理是指失效的物理化學(xué)過程，如疲勞、腐蝕和過應(yīng)力等。

失效分析的一般程序

1、收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)：

2、電測(cè)并確定失效模式

      電測(cè)失效可分為連接性失效、電參數(shù)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(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)失效多數(shù)由靜電放電（ESD）和過電應(yīng)力（EOS）引起。

      電參數(shù)失效，需進(jìn)行較復(fù)雜的測(cè)量，主要表現(xiàn)形式有參數(shù)值超出規(guī)定范圍（超差）和參數(shù)不穩(wěn)定。

      確認(rèn)功能失效，需對(duì)元器件輸入一個(gè)已知的激勵(lì)信號(hào)，測(cè)量輸出結(jié)果。如測(cè)得輸出狀態(tài)與預(yù)計(jì)狀態(tài)相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測(cè)試主要用于集成電路。

      三種失效有一定的相關(guān)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(shù)失效的根源時(shí)常可歸結(jié)于連接性失效。在缺乏復(fù)雜功能測(cè)試設(shè)備和測(cè)試程序的情況下，有可能用簡(jiǎn)單的連接性測(cè)試和參數(shù)測(cè)試方法進(jìn)行電測(cè)，結(jié)合物理失效分析技術(shù)的應(yīng)用仍然可獲得令人滿意的失效分析結(jié)果。

3、非破壞檢查

      X-Ray檢測(cè)，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(cè)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(rèn)晶粒尺寸及l(fā)ayout。

      優(yōu)勢(shì)：工期短，直觀易分析

      劣勢(shì)：獲得信息有限

局限性：

      1、相同批次的器件，不同封裝生產(chǎn)線的器件內(nèi)部形狀略微不同；

      2、內(nèi)部線路損傷或缺陷很難檢查出來，必須通過功能測(cè)試及其他試驗(yàn)獲得。

案例分析：

      X-Ray 探傷----氣泡、邦定線

      X-Ray 真?zhèn)舞b別----空包彈（圖中可見，未有晶粒）

      “徒有其表”

      下面這個(gè)才是貨真價(jià)實(shí)的

      X-Ray用于產(chǎn)地分析（下圖中同品牌同型號(hào)的芯片）

      X-Ray 用于失效分析（PCB探傷、分析）

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

4、打開封裝

      開封方法有機(jī)械方法和化學(xué)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(jī)械開封&化學(xué)開封

5、顯微形貌像技術(shù)

      光學(xué)顯微鏡分析技術(shù)

      掃描電子顯微鏡的二次電子像技術(shù)

      電壓效應(yīng)的失效定位技術(shù)

6、半導(dǎo)體主要失效機(jī)理分析

      電應(yīng)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(dǎo)體接觸退化

      鈉離子沾污失效

      氧化層針孔失效

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