芯片失效分析_.pdf

电子元器件失效分析技术信息产业部电子五所信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com课程安排•1失效分析方法和技术•2失效机理与失效分析方法•3失效分析案例信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com第1章失效分析方法和技术•1失效分析基本概念•2失效分析的程序•3失效分析方法和技术测试、模拟、无损分析、样品制备、失效定位、缺陷的形貌观察信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效分析的概念失效分析的定义失效分析的目的•确定失效模式•确定失效机理•提出纠正措施，防止失效重复出现信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效模式的概念和种类•失效的表现形式叫失效模式•按失效的持续性分类：致命性失效、间歇失效、缓慢退化•按失效时间分类：早期失效、随机失效、磨损失效•按电测结果分类：开路、短路或漏电、参数漂移、功能失效信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效机理的概念•失效的物理化学根源叫失效机理。例如•开路的可能失效机理：过电烧毁、静电损伤、金属电迁移、金属的电化学腐蚀、压焊点脱落、CMOS电路的闩锁效应•漏电和短路的可能失效机理：颗粒引发短路、介质击穿、pn微等离子击穿、Si-Al互熔信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效机理的概念（续）•参数漂移的可能失效机理：封装内水汽凝结、介质的离子沾污、欧姆接触退化、金属电迁移、辐射损伤信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效分析的作用•确定引起失效的责任方•确定失效原因•为实施整改措施提供确凿的证据信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效分析的受益者•元器件厂：获得改进产品设计和工艺的依据•整机厂：获得索赔、改变元器件供货商、改进电路设计、改进电路板制造工艺、提高测试技术、设计保护电路的依据•整机用户：获得改进操作环境和操作规程的依据•提高产品成品率和可靠性，树立企业形信息产业部电子五所分析中心象，提高产品竞争力http://www.rac.ceprei.com失效分析技术的延伸•进货分析的作用：选择优质的供货渠道，防止假冒伪劣元器件进入整机生产线•良品分析的作用：学习先进技术的捷径信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效分析的一般程序•收集失效现场数据•电测并确定失效模式•非破坏检查•打开封装•镜检•通电并进行失效定位•对失效部位进行物理化学分析，确定失效机理•综合分析，确定失效原因，提出纠正措施信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com收集失效现场数据•作用：根据失效现场数据估计失效原因和失效责任方根据失效环境：潮湿、辐射根据失效应力：过电、静电、高温、低温、高低温根据失效发生期:早期、随机、磨损•失效现场数据的内容信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com水汽对电子元器件的影响•电参数漂移•外引线腐蚀•金属化腐蚀•金属半导体接触退化信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com辐射对电子元器件的影响•参数漂移、软失效•例：n沟道MOS器件阈值电压减小信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效应力与失效模式的相关性•过电：pn结烧毁、电源内引线烧毁、电源金属化烧毁•静电：MOS器件氧化层击穿、输入保护电路潜在损伤或烧毁•热：键合失效、Al-Si互溶、pn结漏电•热电：金属电迁移、欧姆接触退化•高低温：芯片断裂、芯片粘接失效低温：芯片断裂•信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效发生期与失效机理的关系•早期失效：工艺缺陷、材料缺陷、筛选不充分•随机失效：静电损伤、过电损伤•磨损失效：元器件老化•随机失效有突发性和明显性•早期失效、磨损失效有时间性和隐蔽性信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com失效发生期与失效率失效率＝试验时间内失效的元件数试验初始的元件数×试验时间失效早期率磨损随机时间信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com以失效分析为目的的电测技术•电测在失效分析中的作用重现失效现象，确定失效模式，缩小故障隔离区，确定失效定位的激励条件，为进行信号寻迹法失效定位创造条件•电测的种类和相关性连接性失效、电参数失效和功能失效信息产业部电子五所分析中心http://www.rac.ceprei.com电子元器件失