失效分析技术和案例

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1、第一部分电子元器件失效分析技术1．失效分析的基本概念和一般程序2．失效分析的电测试电子元器件失效分析技术与案例3．无损失效分析4．模拟失效分析信息产业部电子五所5．制样技术6．形貌像技术费庆宇7．扫描电镜电压衬度像8．热点检测技术9．聚焦离子束技术失效分析的基本概念失效模式的概念和种类•失效分析的定义•失效的表现形式叫失效模式•失效模式•失效模式是失效的结果•失效机理•按电测结果分类，失效模式可分为：开•纠正措施路、短路或漏电、参数漂移、功能失效•失效分析的作用失效机理的概念开路的可能失效机理•失效的物理

2、化学根源叫失效机理•过电应力（EOS）损伤、金属电迁移、•失效机理是失效的原因金属的电化学腐蚀、压焊点脱落、CMOS电路的闩锁效应、塑封器件的爆米花效应1金属电迁移过电应力（EOS）损伤金属的电化学腐蚀压焊点脱落ecb塑封器件的爆米花效应CMOS电路的闩锁效应10.90.80.70.60.5I（A）0.40.30.20.100246810V（V〕2漏电和短路的可能失效机理静电放电（ESD）损伤•静电放电（ESD）损伤、颗粒引发短路、介质击穿、pn结微等离子击穿、Si-Al互熔颗粒引发短路介质击穿PN结微等

3、离子击穿Si-Al互熔IVR3参数漂移的可能失效机理封装内水汽凝结•封装内水汽凝结、介质的离子沾污、辐水汽含量射损伤、欧姆接触退化、金属电迁移良品1266ppM失效品6724ppM介质的离子沾污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＋欧姆接触退化＋GSD+++++++++++++++++++++++++++++耗尽层N+P反型层N+4欧姆接触退化失效机理的内容•失效模式与材料、设计、工艺的关系•失效模式与环境应力的关系环境应力包括：过电、温度、湿度、机械应力、静电、重复

4、应力•失效模式与时间的关系举例说明：失效分析的概念和作用某EPROM的失效分析结果•某EPROM使用后无读写功能3.50E-023.00E-02•失效模式：电源对地的待机电流下降2.50E-022.00E-021.50E-02•失效部位：部分电源内引线熔断电流A〔正常样品2号1.00E-02失效样品4号•失效机理：闩锁效应5.00E-030.00E+00•确定失效责任方：模拟试验0123456-5.00E-03电压（V〕•改进措施建议：改善供电电网，加保护电路模拟试验确定失效责任方失效分析的受益者10.9

5、0.8•元器件厂：获得改进产品设计和工艺的依据0.70.6•整机厂：获得索赔、改变元器件供货商、改进0.5I（A）0.4电路设计、改进电路板制造工艺、提高测试技0.30.2术、设计保护电路的依据0.100246810•整机用户：获得改进操作环境和操作规程的依V（V〕据触发电流：200mA•提高产品成品率和可靠性，树立企业形象，提维持电压：8.76V（技术指标：电源电压：5V触发电流>200mA）高产品竞争力5失效分析技术的延伸进货分析：ISPLSI1016E80LJI•进货分析的作用：选择优质的供货渠道，

6、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•破坏性物理分析（DPA）：失效前的物理分析进货分析：ISPLSI1016E80LJI进货分析：复用、解复用芯片进货分析：复用、解复用芯片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6收集失效现场数据水汽对电子元器件的影响•作用：根据失效现场数据估计失效原因•电参数漂移和失效责任方•外引线腐蚀根据失效

7、环境：潮湿、辐射•金属化腐蚀根据失效应力：过电、静电、高温、低•金属半导体接触退化温、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失效应力与失效模式的相关性失效发生期与失效机理的关系•过电：pn结烧毁、电源内引线烧毁、电•早期失效：设计失误、工艺缺陷、材料源金属化烧毁缺陷、筛选不充分•静电：MOS器件氧化层击穿、输入保护•随机失效：静电损伤、过电损伤电路潜在损伤或烧毁•磨损失效：元器件老化•热：键合失效、Al-Si互溶、pn结漏电•随机失效有突发性和明显性•热电：金属电迁移、欧姆接触退化•早

8、期失效、磨损失效有时间性和隐蔽性•高低温：芯片断裂、芯片粘接失效•低温：芯片断裂失效发生期与失效率以失效分析为目的的电测技术试验时间内失效的元件数失效率＝•电测在失效分析中的作用试验初始的元件数×试验时间重现失效现象，确定失效模式，缩小故障隔离区，确定失效定位的激励条件，失效率为进行信号寻迹法失效定位创造条件早期磨损•电测的种类和相关性连接性失效、电参数失效和功能失效随机时间7电子元器件失效分析的简单实电子元器件失效分析的简单