失效分析从何入手？

半导体实验室

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4 t5 w' h$ M- T失效分析从何入手？
北软芯片失效分析实验室
" }% r7 w5 {5 ]& R失效分析是为了查找失效原因，因为分析的某些步骤是破坏性的，不能重现，所以失效分析必须有计划有步骤地进行。为了防止在失效分析过程中把真正的失效因素或迹象遗漏掉，或引入新的失效因素，失效分析不仅需要十分小心地操作，而且还必须周密而科学地计划与安排，使每一步都能取得必要的信息。
. x. C9 t8 l& ^# Q2 I- |% h5 O. X失效分析程序的基本原则
5 z& I: f4 _) z7 B; C" w先调查、了解与失效有关的情况（器件类型、应用时应力条件、失效现象等），后分析失效器件。
先做外部分析，后做内部（解剖）分析。
& K$ ~" g4 }6 m) M$ e% I先做非破坏性分析，后做破坏性分析。
一、开封前
1 R* {. g  J. k- v1. 对失效器件本身（线路、结构、版图、工艺、性能、材料等）应作全面了解。
; C! r8 ~* C7 y3 E$ g1 h* V2. 失效情况的调查
# M: ^% `  R' ?6 i失效器件类型、外壳、封装类型、生产厂、生产日期和批号；
; u, ?, B- b* h+ O# T( j# E1 }4 `. ]使用单位，使用器件的设备名称、台号、失效部位，累计运行时间，器件在设备中的功能；
失效时的环境（调试、运行、高温、振动、冲击、验收成现场使用），失效时间，失效现象（开路、短路、无功能、参数变化、判别标准等），失效判断人。
! m  b: L$ p5 x& m9 T5 Z4 o6 V: `1 C3. 复测电特性，验证失效情况。所得结果是否与所报告的失效情况相符；不符时要考虑是否器件特性改变；是时好时坏的问题，还是原来数据有误；
4. 初步电测试。又分功能测试和非功能测试，前者对全部电参数进行测试，后者为脚与脚之间的测试。并与同类正常器件比较由差别估计失效的部位与原因。
5 C- W% o0 p3 s& z5 K5. 外观镜检。目检或在至少放大30倍的显微镜下进行。内容包括外引线、电镀层、锡焊等，有无机械损伤，腐蚀，标记完整性如何等。对任何异常情况，应进行拍照记录。
6. 对管壳进行密封性检查，是否存在漏气。
7. 必要时进行X射线照相，以检查器件结构是否正常，有无多余物存在，也可进行管壳内水汽含量分析，判别失效是否与水汽有关。
# z3 U2 D! w5 W8. 失效模式的分类与统计。
2 d+ a8 T3 B, b" N# j* t8 R$ q& ^二、开封后
. n: P8 U* F: q+ {* A1. 内部镜检：
7 r) F% ]# n/ [# _: O! U( ~' r. x楔形键合第一点尾部的开裂
  g; N! Q4 \( P: j" o( U9 F. c2 A用立体显微镜或高倍显微镜检查芯片，确认内部材料、设计、结构、工艺上是否有误用、缺陷、或异常情况，是否有烧毁、腐蚀迹象，键合丝的形状、尺寸、位置是否正确，芯片有无裂纹、外来异物，颜色是否正常，铝条是否有电迁移、发黑、长毛、出现象紫斑等现象。特别要观察失效部位的形状、尺寸、大小、颜色、结构等。必要时要进行拍照记录。
2. 电学测试：
与开封前测试结果加以比较，是否有改变，管壳内是否有水汽的影响。进一步可将表面氧化层、铝条去掉，用机械探针扎在有关节点上进行静态（动态）测试、判断被隔离部分是否性能正常，分析失效原因。
各涂层或薄膜可用不同方法去除
芯片表面涂层可用化学法腐蚀去除。
' V0 ~$ Q$ s1 Q+ S+ Z* U钝化层可用氟等离子体刻蚀，对SiO2及PSG层也可用稀氢氟酸（加少量氟化铵）腐蚀；Si3N4用氟化铵:醋酸:去离子水＝1:1:1（体积）混合液腐蚀；聚酰亚铵用发烟硝酸腐蚀；对多晶硅用1mlHF十26ml HNO3十33m1CH2COOH混合液腐蚀。
铝层用激光束切断，或用稀硫酸(或盐酸)溶去。
3. 断面观察
Al-Au 金属间化合物形貌
对失效可疑部位如PN结、芯片断面、管壳封接处等，可取下相关部分浇入石腊或塑料中，制成磨片。对磨片经过研磨、抛光、腐蚀及染色等步骤，将观察目标暴露出来，在显微镜下观察、拍照。
4. 必要时进行微区表面分析。
$ n$ S3 R% e4 Y- M  l$ h9 v, d1 U三、军标GJB-548A
我国军标GJB-548A中方法5003中具体规定了失效分析程序，可以参考。

Getaway

所有的试验都有标准，
标准里面考虑的很全面，照着做就是进步

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设计这些实验，与实际PCB测试过程进行对接，也是件复杂的工程。