【正文】 MOS電路正常工作狀態(tài)時，寄生晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。 閂鎖效應(yīng)閂鎖效應(yīng)是CMOS電路中存在的一種特殊的失效機理。凡是有雜質(zhì)濃度突變的元器件（如PN結(jié)等）都具有二次擊穿的現(xiàn)象，二次擊穿是一種體內(nèi)現(xiàn)象，對于雙極型器件，主要有熱不穩(wěn)定理論（熱模式）和雪崩注入理論（電流模式）兩種導(dǎo)致二次擊穿的機理。在過電應(yīng)力作用下，電子元器件局部形成熱點，當(dāng)局部熱點溫度達到材料熔點時使材料熔化，形成開路或短路，導(dǎo)致元器件燒毀。也將造成電子元器件的損傷，這種電應(yīng)力就稱為過電應(yīng)力，其造成的損傷主要表現(xiàn)為元器件性能嚴(yán)重劣化或失去功能。在銀離子穿過介質(zhì)的途中，銀離子被存在的濕氣和離子沾污加速，通常在離子和水中的氫氧離子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氫氧化銀，在導(dǎo)體之間出現(xiàn)乳白色的污跡，最后在陰極銀離子還原析出，形成指向陽極的細(xì)絲。銀遷移基本上市一種電化學(xué)現(xiàn)象，當(dāng)具備水分和電壓的條件時，必定會發(fā)生銀遷移現(xiàn)象?？率峡斩葱纬蓷l件首先是AuAl系統(tǒng)，其次是溫度和時間。金的擴散速度大于鋁的擴散速度，結(jié)果出現(xiàn)了在金層—側(cè)留下部分原子空隙，這些原子空隙自發(fā)聚積，在金屬間化合物與金屬交界面上形成了空洞，這就是可肯德爾效應(yīng)，簡稱柯氏效應(yīng)。AuAl3淺金黃色，AuAl2呈紫色，俗稱紫斑，是一種脆性的金屬間化合物，導(dǎo)電率低，所以在鍵合點處生成了AuAl間化合物之后，嚴(yán)重影響相惡化鍵合界面狀態(tài)，使鍵合強度降低，變脆開裂，接觸電阻增大等，因而使元器件出現(xiàn)時好時壞不穩(wěn)定現(xiàn)象，最后表現(xiàn)為性能退化或引線從鍵合界面處脫落導(dǎo)致開路。 金鋁化合物失效金和鋁兩種金屬，在長期儲存和使用后，因它們的化學(xué)勢不同，它們之間能產(chǎn)生金屬間化合物，如生成AuAl2，AuAl，Au2Al等金屬間化合物。金屬在干燥氣體或無導(dǎo)電性的非水溶液中，單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕就叫做化學(xué)腐蝕，溫度對化學(xué)腐蝕的影響很大。在電子元器件中，外引線及封裝殼內(nèi)的金屬因化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)作用引起電性能惡化直至失效，也是主要的失效機理。這些外表面可動電荷的積累降低了表面電導(dǎo)，引起表面漏電和擊穿蠕變等；表面離子沾污還會造成金屬的腐濁，使電子元器件的電極和封裝系統(tǒng)生銹、斷裂。正離子聚積在負(fù)電極周圍，負(fù)離子聚積在正電極周圍，沾污嚴(yán)重時足以使硅表面勢壘發(fā)生相39。產(chǎn)生電遷移失效的內(nèi)因是薄膜導(dǎo)體內(nèi)結(jié)構(gòu)的非均勻性，外因是電流密度。一種是電場使金屬離子由正極向負(fù)扱移動，一種是導(dǎo)電電子和金屬離子間互相碰撞發(fā)生動量交換而使金屬離子受到與電子流方向一致的作用力，金屬離子由負(fù)極向正極移動，這種作用力俗稱“電子風(fēng)”。 金屬化電遷移當(dāng)元器件工作時，金屬互連線的鋁條內(nèi)有一定強度的電流流過，在電流作用下，金屬離子沿導(dǎo)體移動，產(chǎn)生質(zhì)量的傳輸，導(dǎo)致導(dǎo)體內(nèi)某些部位產(chǎn)生空洞或晶須（小丘）這就是電遷移現(xiàn)象。 鋁金屬化再結(jié)構(gòu)由于鋁與二氧化硅或硅的熱膨脹系數(shù)不匹配，鋁膜的熱膨脹系數(shù)比二氧化硅或者硅大，黨元器件在間歇工作過程中，溫度變化或者高低溫循環(huán)試驗時，鋁膜要受到張應(yīng)力和壓應(yīng)力的影響，會導(dǎo)致鋁金屬化層的再結(jié)構(gòu)。這就是在鋁膜加工過程中，發(fā)生由于硅的局部溶解而產(chǎn)生的鋁“穿刺”透入硅襯底問題的問題。在硅上制作歐姆接觸時，鋁硅接觸系統(tǒng)為形成良好的歐姆接觸必須進行熱處理，這時鋁與硅相連接是通過450550攝氏度熱處理后在分立的點上合金化形 成的。 機械損傷機械損傷在電子元器件制備電極及電機系統(tǒng)工藝中經(jīng)常出現(xiàn)，如果在元器件的成品中，存在金屬膜的劃傷缺陷而末被剔除，則劃傷缺陷將是元器件失效的因素，必將影響元器件的長期可靠性。電子元器件種類繁多，導(dǎo)致失效的機理也很多，不同失效機理對應(yīng)的失效摸式不一樣。進一步確定導(dǎo)致失效的表面缺陷、體缺陷、結(jié)構(gòu)缺陷。：反應(yīng)論模型和應(yīng)力強度模型。為了通過物理、化學(xué)的方法分析失效發(fā)生的現(xiàn)象，理解和解釋失效機理，需要提供模型或分析問題的思維方法，這就是失效物理模型。與原材料、設(shè)計、制造、使用密切相關(guān)。主要失效模式及其分布電子元器件的種類很多，相應(yīng)的失效模式和失效機理也很多。 失效分析應(yīng)遵循先光學(xué)后電學(xué)、先面后點、先靜態(tài)后動態(tài)、先非破壞后破壞、先一般后特殊、先公用后專用、先簡單后復(fù)雜、先主要后次要的基本原則，反復(fù)測試、認(rèn)真比較。只有在各個方面的團結(jié)協(xié)作下，才能找到產(chǎn)品失效的真實原因，準(zhǔn)確判斷其失效機理，揭示引起產(chǎn)品失效的過程，起到改進產(chǎn)品設(shè)計，提高產(chǎn)品固有可靠性和使用可靠性目的。模擬再現(xiàn)則要分折模擬的可能性和必要性，同時，隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，計算機模擬仿真也成為模擬再現(xiàn)的一個重要手段。當(dāng)然制定預(yù)防措施也應(yīng)考慮長遠的手段和產(chǎn)品使用問題。對于失效機理的研究和判斷需要可靠性物理方面的專業(yè)知識。要清楚地判斷元器件失效機理就必須對其失效機理有所了解和掌握。微觀過程可以追溯到原子、分子尺度和結(jié)構(gòu)的變化，但與此相對的是它遲早也要表現(xiàn)出一系列宏現(xiàn)（外在的）性能，性質(zhì)變化，如疲勞、腐蝕和過應(yīng)力等。如原因的必要性、多樣性、相關(guān)性、可變性和偶然性，需要綜合多方面情況及元器件特點進行。此外，根據(jù)元器件失效前或失效時所受的應(yīng)力種類和強度，也可大致推測失效的原因，加快失效分析的進程。磨損失效主要由電子元器件自然老化引起。而早期失效主要由工藝缺陷、原材料缺陷、篩選不充分引起。失效現(xiàn)場數(shù)據(jù)為確定電子元器件的失效原因提供了重要線索。失效原因通常是指造成電子元器件失效的直接關(guān)鍵性因素，其判斷建立在失效模式判斷的基礎(chǔ)上。原因明確失效原因的判斷通常是整個失效分析的核心和關(guān)鍵，對于確39。失效應(yīng)力包括：電應(yīng)力、溫度應(yīng)力、機械應(yīng)力、氣候應(yīng)力和輻射應(yīng)力。收集失效現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要包括：失效壞境、失效應(yīng)力、失效發(fā)生期、失效現(xiàn)象及過程和失效樣品在失效前后的電測量結(jié)果。有些看來與現(xiàn)場無直接關(guān)系的東西可能是決定性的。失效模式的判斷應(yīng)首先從失效環(huán)境的分析入手，細(xì)心收集失效現(xiàn)場數(shù)據(jù)。如開路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。電子元器件失效分析的就是要做到模式準(zhǔn)確、原因明確、機理清楚、措施得力、模擬再現(xiàn)、舉一反三。但在實際的失效分析過程中，遇到的樣品多種多樣，失效情況也各不相同。失效分析要求、復(fù)雜化和系統(tǒng)化，而其功能卻越來越強大，集成度越來越高，體積越來越小。根據(jù)分析判斷。對失效模式、失效原因進行理論推理，并結(jié)合材枓性質(zhì)、有關(guān)設(shè) 計和工藝?yán)碚摷敖?jīng)驗，提出在可能的失效條件下導(dǎo)致該失效模式產(chǎn)生的內(nèi)在原因或具體物理化學(xué)過程。在確定失效機理時，需要選用有關(guān)的分析、試驗和觀測設(shè)備對失效樣品進行仔細(xì)分析，驗證失效原因的判斷是否屬實，并且能把整個失效的順序與原始的癥狀對照起來，有時需要用合格的同種元器件進行類似的破壞實驗，觀察是否產(chǎn)生相似的失效現(xiàn)象。失效分析時根據(jù)不同的可能性，逐個分折，最終發(fā)現(xiàn)問題的根源。失效可能由一系列的原因造成，如設(shè)計缺陷，材料質(zhì)量問題，制造過程問題、運輸或儲藏條件不當(dāng)，在操作時的過載等，而大多數(shù)的失效包括一系列串行發(fā)生的事件。失效模式可以定位到電（如直流特性、漏電）或物理（如裂紋、侵蝕）失效特征，根據(jù)失效發(fā)生時的條件（如老化、靜電放電、環(huán)境），結(jié)合先驗知識。失效模式的確定通賞采用兩種方法，即電學(xué)測試和顯微鏡現(xiàn)察。生產(chǎn)，檢測，儲存，傳送或使用哪個階段發(fā)生的失效，如有可能，要知道失效發(fā)生時的現(xiàn)象以及失效發(fā)生前后的操作過程。確定失效模式，判斷失效原因，研究失效機理，提出預(yù)防措施（包括設(shè)計改進)。 施，防止這種失效模式和