電子元件失效分析技術(shù)-在線瀏覽
2025-03-10 15:42本頁(yè)面
【正文】 分析 ? 打開封裝 ? 鏡檢 ? 通電激勵(lì)芯片 ? 失效定位 ? 對(duì)失效部位進(jìn)行物理、化學(xué)分析 ? 綜合分析，確定失效原因，提出糾正措施 收集失效現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù) 應(yīng)力類型 試驗(yàn)方法 可能出現(xiàn)的主要失效模式或機(jī)理電應(yīng)力 靜電、過電、噪聲M O S 器件的柵擊穿、雙極型器件的P N 結(jié)擊穿、功率晶體管的二次擊穿熱應(yīng)力 高溫儲(chǔ)存金屬－半導(dǎo)體接觸的Al Si互溶，歐姆接觸退化，P N 結(jié)漏電、A u －A l 鍵合失效低溫應(yīng)力 低溫存儲(chǔ) 芯片斷裂低溫電應(yīng)力 低溫工作 熱載流子注入高低溫應(yīng)力 高低溫循環(huán) 芯片斷裂、芯片粘接失效熱電應(yīng)力 高溫工作 金屬電遷移、歐姆接觸退化機(jī)械應(yīng)力 振動(dòng)、沖擊、加速度 芯片斷裂、引線斷裂輻射應(yīng)力 X 射線輻射、中子輻射 電參數(shù)變化、軟錯(cuò)誤、CMO S電路的閂鎖效應(yīng)氣候應(yīng)力 高濕、鹽霧 外引線腐蝕、金屬化腐蝕、電參數(shù)漂移、應(yīng)力類型與元器件失效模式或機(jī)理的關(guān)系舉例 ? 失效環(huán)境、失效應(yīng)力、失效發(fā)生期以及失效樣品在失效前后的電測(cè)試結(jié)果。 ? 失效應(yīng)力包括：電應(yīng)力、溫度應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、氣候應(yīng)力和輻射應(yīng)力。 ? 電子元器件的電測(cè)失效分類： 連接性失效（開路、短路、電阻變化等） 多數(shù)是 ESD和 EOS引起的，比例大概 50％。 功能失效（給定輸入信號(hào)，輸出異常） 多數(shù)是集成電路。 輸入端漏電－ 輸入電流 Iin、輸入電壓 Vin達(dá)不到要求－ 功能失效、靜態(tài)電流 IDDQ失效 輸入端開路和輸出端開路－ 功能失效 電源對(duì)地短路－ 功能失效、靜態(tài)電源電流IDDQ失效 電測(cè)的重要結(jié)論： ? 電測(cè)失效模式可能多種模式共存。 ? 連接性失效，電參數(shù)失效和功能失效呈遞增趨勢(shì)，功能失效和電參數(shù)失效時(shí)常可以歸結(jié)于連接性失效。 ? 定義：不必打開封裝對(duì)樣品進(jìn)行失效定位和失效分析的技術(shù)。 ? 化學(xué)開封（磨，鉆，發(fā)煙硝酸、發(fā)煙硫酸腐蝕法等） 主要針對(duì)塑料封裝的器件。 ? 一般步驟： ? 固定器件（石蠟、松香和環(huán)氧樹脂 Epoxy） ? 研磨（毛玻璃、粗砂紙） ? 粗拋光（金相砂紙） ? 細(xì)拋光（拋光墊加拋光膏） ? 染色 ? 金相觀察 測(cè)量結(jié)深的拋光染色圖片 儀器名稱 真空條件 樣品要求 理論空間分辨率最大放大倍數(shù)景深光學(xué)顯微鏡無(wú) 開封 360nm 1200 小掃描電子顯微鏡高真空 開封、去鈍化層5nm 50萬(wàn) 大光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡的比較 光學(xué)照片與 SEM照片對(duì)比 ? 、掃描電子顯微鏡的電壓襯度像 工作原理 ：電子束在處于工作狀態(tài)下的被測(cè)芯片表面掃描，儀器的二次電子探頭接收到的電子數(shù)量與芯片表面的電位分布有關(guān)。 判定內(nèi)容：芯片的金屬化層開路或短路失效。 ? 初步推斷：譯碼電路失效，譯碼器與字線之間開路，0V或 12V的電源線短路。由二次電子像證實(shí)，在鋁條字線與多晶硅電源線之間的絕緣層中有一個(gè)小孔。 空間分辨率（ 1um）和熱分辨率（ 3uw） 適用不良種類： 確定芯片能耗分布，確定漏電通道， PN結(jié)內(nèi)不規(guī)則的電流分布， CMOS電路閂鎖區(qū)域等 ? 測(cè)試原理： 芯片通電過程中會(huì)發(fā)熱，由于芯片各部位電流強(qiáng)度不同，導(dǎo)致芯片表面溫度不同，紅外熱像儀掃描整個(gè)芯片，可以獲得芯片溫度分布圖。 ? 儀器性能指標(biāo)： 熱分辨率 ℃, 空間分辨率 5um，測(cè)溫范圍 30℃ ～550℃, 最靈敏溫度范圍 80℃ ～ 180℃ 。它具有一個(gè)獨(dú)特性質(zhì)，當(dāng)溫度高于某一臨界溫度 Tc時(shí)，就會(huì)變成各向同性。 操作方法： ? 首先，在外部光源下對(duì)制品進(jìn)行數(shù)碼照相。 ? 最后兩相片疊加。 ? 有些很明顯的失效并不產(chǎn)生光輻射，如歐姆型短路等。 優(yōu)點(diǎn)： ? 操作簡(jiǎn)單、方便，可以探測(cè)到半導(dǎo)體器件中的多種缺陷和機(jī)理引起的退化和失效，尤其在失效定位方面具有準(zhǔn)確、直觀和重復(fù)再現(xiàn)性。 ? 精度：幾十 PA/um2，定位精度為 1微米。 不良品光發(fā)射照片 光輻射顯微分析技術(shù)分析實(shí)例 良品光發(fā)射照片 電子元器件化學(xué)成份分析技術(shù) ? 重要性： ? 器件失效主要原因是污染（顆粒污染和表面污染），確認(rèn)污染源是實(shí)施改進(jìn)措施的先決條件。 2 常用電子元器件化學(xué)成份分析技術(shù) 分析項(xiàng)目特性 （ Item) X射線能譜分析（ EDAX） 俄歇電子能譜（ Auger） 二次離子質(zhì)譜（ SIMS） 傅立葉紅外光譜（ FTIR） 分析深度 1～ 5um 表面 2nm 表面 1～ 10mm 靈敏度 % % PPM～ PPT PPM 分析信息 元素 元素 元素 /分子 分子 空間分辨率 10nm 15nm ～ 2mm 輻射源 電子束 電子束
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