失效分析（Failure analysis ）

描述：通過專業(yè)失效分析設(shè)備，借助各種測試分析技術(shù)和分析程序確認電子元器件的失效現(xiàn)象，分辨其失效模式和失效機理，確認最終的失效原因，并提出改進設(shè)計和制造工藝的建議，防止失效的重復出現(xiàn)。

應(yīng)用范圍：

所有失效器件原因分析。

失效分析案例：

                                                                            X-ray檢查                                                         開蓋

X-ray檢測：發(fā)現(xiàn)鍵合絲斷裂，在die上發(fā)現(xiàn)疑似燒融的痕跡；

開蓋：發(fā)現(xiàn)die上局部呈現(xiàn)明顯燒融痕跡。

                                                                            熱點分析                                            去層分析

熱點分析：測試發(fā)現(xiàn)樣品兩極之間存在漏電；

去層分析：通過去層后確認失效機理。

失效分析基本概念

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(xiàn)。

3.失效模式是指觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式，如開路、短路、參數(shù)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(yīng)力等。

失效分析的意義

1.失效分析是確定芯片失效機理的必要手段。

2.失效分析為有效的故障診斷提供了必要的信息。

3.失效分析為設(shè)計工程師不斷改進或者修復芯片的設(shè)計，使之與設(shè)計規(guī)范更加吻合提供必要的反饋信息。

4.失效分析可以評估不同測試向量的有效性，為生產(chǎn)測試提供必要的補充，為驗證測試流程優(yōu)化提供必要的信息基礎(chǔ)。

失效分析主要步驟和內(nèi)容

芯片開封：

    去除IC封膠，同時保持芯片功能的完整無損，保持die，bondpads，bondwires乃至lead-frame不受損傷，為下一步芯片失效分析實驗做準備。

 SEM掃描電鏡/EDX成分分析：

    包括材料結(jié)構(gòu)分析/缺陷觀察、元素組成常規(guī)微區(qū)分析、精確測量元器件尺寸等等。探針測試：以微探針快捷方便地獲取IC內(nèi)部電信號。

 鐳射切割：

    以微激光束切斷線路或芯片上層特定區(qū)域。

  EMMI偵測：

    EMMI微光顯微鏡是一種效率極高的失效分錯析工具，提供高靈敏度非破壞性的故障定位方式，可偵測和定位非常微弱的發(fā)光（可見光及近紅外光），由此捕捉各種元件缺陷或異常所產(chǎn)生的漏電流可見光。

 OBIRCH應(yīng)用（鐳射光束誘發(fā)阻抗值變化測試）：

    OBIRCH常用于芯片內(nèi)部高阻抗及低阻抗分析，線路漏電路徑分析。利用OBIRCH方法，可以有效地對電路中缺陷定位，如線條中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻區(qū)等，也能有效的檢測短路或漏電,是發(fā)光顯微技術(shù)的有力補充。

  LG液晶熱點偵測：

    利用液晶感測到IC漏電處分子排列重組，在顯微鏡下呈現(xiàn)出不同于其它區(qū)域的斑狀影像，找尋在實際分析中困擾設(shè)計人員的漏電區(qū)域（超過10mA之故障點）。

  定點/非定點芯片研磨：

    移除植于液晶驅(qū)動芯片Pad上的金凸塊，保持Pad完好無損，以利后續(xù)分析或rebonding。

  X-Ray無損偵測：

    檢測IC封裝中的各種缺陷如層剝離、爆裂、空洞以及打線的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如對齊不良或橋接，開路、短路或不正常連接的缺陷，封裝中的錫球完整性。

  SAM(SAT)超聲波探傷：

    可對IC封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行非破壞性檢測,有效檢出因水氣或熱能所造成的各種破壞如：o晶元面脫層，o錫球、晶元或填膠中的裂縫，o封裝材料內(nèi)部的氣孔，o各種孔洞如晶元接合面、錫球、填膠等處的孔洞。

失效分析流程圖