8章失效分析程

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1、失效分析程序失效分析是对失效器件进行的一种失效后的检查。为了验证所报告的失效现象和鉴别失效模式或机理，失效分析必须有计划有步骤地进行。失效分析程序就是失效分析进行的计划和步骤。失效分析是一项十分细致的工作，每项分析步骤都应获得所要求的信息，但分析的某些步骤具有破坏性，不能重复再来。为了防止在失效分析过程中把真止的失效因素或迹象漏掉或引入新的失效因素，失效分析工作不仅需要十分小心地操作，而且还必须制定出一个科学的分析程序。失效分析强调追究失效原因，必须从机器的设计/制造/材料等方面去查找失效根源，因此，失效分析的分析显得格外

2、重要。但失效机理的分析比较复杂和深入，它不仅需要电测试等基本分析技术，而且还应根据需要有选择地采用物理/冶金和化学等方面的许多先进分析技术和精密的仪器设备。对于这种十分复杂的分析，如何科学地选择周密的分析程序至关重要，只有正确地选择合适的分析程序，才有准确和确切的分析结论，才能够在器件的设计/制造/试验和应用等方面为器件设计者/制造者和使用者及时采取有效的改进措施防止该失效模式和机理再次出现而提供可靠的科学依据。在选择失效分析程序之前首先应对器件本身有详细和充分的了解，包括线路/参数/工艺/版图/结构/测试方法等；并详细收

3、集和整理与失效样品有关的机械/电气/物理和化学等方面的数据。分析者运用以积累的有关知识和经验，在掌握失效机理的基础上对上述资料进行理论推理，逐渐将实效因素的范围缩小，然后再选择合适的分析程序，采用必要的分析方法来验证失效机理，去伪存真，将真正的失效原因揭露出来。失效分析程序并不是一种固沱不变的模式，它有多种程序可供分析者选择。失效分析者应根据失效器件的可靠性等级/重要程度/分析设备条件利I成本等因素来选择恰当的分析程序，以达到预期的分析目的。同时，选择什麽样的分析程序,很大程度述取决于器件的种类/观察到的失效模式/预期失效

4、机理/封装结构和器件制造工艺等。虽然失效分析程序有多种，但其基本原则是相同的，即；(1)先进行非破坏性分析，后进行破坏性分析。(2)先进行外部分析，后内部(解剖)分析(3)先调查了解与失效有关的情况(线路/应力/条件/失效现象等)然后分析失效器件。1.失效分析程序(一)本分析程序为一般分析程序。一•总结/分析/验证失效数据对失效器件或电路进行复测，并同正常器件或电路加以比较，证实原始失效数据是否可靠。调查失效器件或电路的使用环境/使用条件和有关线路以及其它的影响因素等。如果复测结果与原來数据爪符，则应考虑器件特性是否改变，

5、是否出现忽好忽坏现象或者原始失效数据有误。若怀疑是忽好忽坏现象，则应采用温度循环和监控震动的试验分析方法加以证实。二.初步电测试1•阈值测试。1.管腿之间特性曲线测试。三.外观检查四.密封性估计五.打开管壳六.芯片镜检七.探针测试分析八.显示PN结的横截面九.整理分析结果2失效分析程序（二）本程序是美军标准“微电子器件试验方法和程序”（简称MIL-STD-883C）中推荐的方法。它根据器件的可靠性等级和分析要求，将分析程序分为三类。一.最低限度的分析程序它由外部检查/电测验证和内部检查组成，分析按下列步骤进行。1.外部镜检

6、。至少在放大30倍的显微镜下进行。检查内容包括：外引线/电镀层/锡焊或熔焊区；管壳封装材料/密封/标志等。对任何异常现象，应在适当放大倍数下拍照记录。2.电学验证。对全部电参数进行测量，必要时应进行高低温性能测量。3.补充电试验。用晶体管特性图示仪测定各条引线与衬底间的正向特性，并根据集成电路的电原理图和线路结构进行分析。过大的正向压降则表示电流通路内有开路或高阻；在管壳与外引线间加电压（仅对金属封装或有金属帽或座的封装而言），如有电流流过，则可确定外引线与管壳短路；对集成电路的两根或三根外引线之间逐个进行电测量，将测出的

7、特性与同类合格器件的特性相比较，并解释其差别。4.内部镜检。小心地去掉失效器件的帽或盖，用大于30倍的立体显微镜和金相显微镜检查组装/键合及芯片表面细节，对异常现象进行拍照。如果器件内有多余物，应用于干燥气体或适当的溶液清除，并说明多余物对器件的影响。一.基本分析程序本分析程序是在“最低限度分析程序”的基础上增加了X射线照相/密封性试验/附加电测量/管壳清洗滇空烘烤和各种探测程序。分析步骤如下：1.外部镜检（同前）。2.电学验证（同前）。3.补充电试验（同前）。4.X射线照相。当电试验表明引线开路或短路，或有迹象表明封壳内

8、存在多余物，或有迹象表明失效与温度有关时，应垂直拍摄器件表面的X照片。需要吋还可以从其它方向拍摄。5.粗细捡漏。粗捡漏是将加压后的器件（l.l*102Pa,10H）,放入恒温125*C的氟碳化合物液体内（如FC-84/FC-72/FC-43/FC-40等），用10・15倍的放大镜观察是否有气泡冒出。细检