器件一旦壞了，千萬不要敬而遠之，而應該如獲至寶。

開車的人都知道，哪里最能練出駕駛水平？高速公路不行，只有鬧市和不良路況才能提高水平。社會的發展就是一個發現問題解決問題的過程，出現問題不可怕，但頻繁出現同一類問題是非常可怕的。

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、收集現場場數據

2、電測并確定失效模式

3、非破壞檢查

4、打開封裝

5、鏡驗

6、通電并進行失效定位

7、對失效部位進行物理、化學分析，確定失效機理。

8、綜合分析，確定失效原因，提出糾正措施。

1、收集現場數據：

應力類型

試驗方法

可能出現的主要失效模式

電應力

靜電、過電、噪聲

MOS器件的柵擊穿、雙極型器件的pn結擊穿、功率晶體管的二次擊穿、CMOS電路的閂鎖效應

熱應力

高溫儲存

金屬－半導體接觸的Al－Si互溶，歐姆接觸退化，pn結漏電、Au-Al鍵合失效

低溫應力

低溫儲存

芯片斷裂

低溫電應力

低溫工作

熱載流子注入

高低溫應力

高低溫循環

芯片斷裂、芯片粘接失效

熱電應力

高溫工作

金屬電遷移、歐姆接觸退化

機械應力

振動、沖擊、加速度

芯片斷裂、引線斷裂

輻射應力

X射線輻射、中子輻射

電參數變化、軟錯誤、CMOS電路的閂鎖效應

氣候應力

高濕、鹽霧

外引線腐蝕、金屬化腐蝕、電參數漂移

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

名稱

應用優勢

主要原理

X射線透視技術

以低密度區為背景，觀察材料的高密度區的密度異常點

透視X光的被樣品局部吸收后成象的異常

反射式掃描聲學顯微術（C－SAM）

以高密度區為背景，觀察材料內部空隙或低密度區

超聲波遇空隙受阻反射

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