芯片失效分析程序的基本原則

失效分析從何入手？

失效分析是為了查找失效原因，因為分析的某些步驟是破壞性的，不能重現(xiàn)，所以失效分析必須有計劃有步驟地進行。為了防止在失效分析過程中把真正的失效因素或跡象遺漏掉，或引入新的失效因素，失效分析不僅需要十分小心地操作，而且還必須周密而科學地計劃與安排，使每一步都能取得必要的信息。

失效分析程序的基本原則

先調(diào)查、了解與失效有關(guān)的情況（器件類型、應用時應力條件、失效現(xiàn)象等），后分析失效器件。

先做外部分析，后做內(nèi)部（解剖）分析。

先做非破壞性分析，后做破壞性分析。

一、開封前

1. 對失效器件本身（線路、結(jié)構(gòu)、版圖、工藝、性能、材料等）應作全面了解。

2.?失效情況的調(diào)查

失效器件類型、外殼、封裝類型、生產(chǎn)廠、生產(chǎn)日期和批號；

使用單位，使用器件的設備名稱、臺號、失效部位，累計運行時間，器件在設備中的功能；

失效時的環(huán)境（調(diào)試、運行、高溫、振動、沖擊、驗收成現(xiàn)場使用），失效時間，失效現(xiàn)象（開路、短路、無功能、參數(shù)變化、判別標準等），失效判斷人。

3. 復測電特性，驗證失效情況。所得結(jié)果是否與所報告的失效情況相符；不符時要考慮是否器件特性改變；是時好時壞的問題，還是原來數(shù)據(jù)有誤；

4. 初步電測試。又分功能測試和非功能測試，前者對全部電參數(shù)進行測試，后者為腳與腳之間的測試。并與同類正常器件比較由差別估計失效的部位與原因。

5. 外觀鏡檢。目檢或在至少放大30倍的顯微鏡下進行。內(nèi)容包括外引線、電鍍層、錫焊等，有無機械損傷，腐蝕，標記完整性如何等。對任何異常情況，應進行拍照記錄。

6.?對管殼進行密封性檢查，是否存在漏氣。

7.?必要時進行X射線照相，以檢查器件結(jié)構(gòu)是否正常，有無多余物存在，也可進行管殼內(nèi)水汽含量分析，判別失效是否與水汽有關(guān)。

8. 失效模式的分類與統(tǒng)計。

二、開封后

1. 內(nèi)部鏡檢：

楔形鍵合第一點尾部的開裂

用立體顯微鏡或高倍顯微鏡檢查芯片，確認內(nèi)部材料、設計、結(jié)構(gòu)、工藝上是否有誤用、缺陷、或異常情況，是否有燒毀、腐蝕跡象，鍵合絲的形狀、尺寸、位置是否正確，芯片有無裂紋、外來異物，顏色是否正常，鋁條是否有電遷移、發(fā)黑、長毛、出現(xiàn)象紫斑等現(xiàn)象。特別要觀察失效部位的形狀、尺寸、大小、顏色、結(jié)構(gòu)等。必要時要進行拍照記錄。

2. 電學測試：

與開封前測試結(jié)果加以比較，是否有改變，管殼內(nèi)是否有水汽的影響。進一步可將表面氧化層、鋁條去掉，用機械探針扎在有關(guān)節(jié)點上進行靜態(tài)（動態(tài)）測試、判斷被隔離部分是否性能正常，分析失效原因。

各涂層或薄膜可用不同方法去除

芯片表面涂層可用化學法腐蝕去除。?

鈍化層可用氟等離子體刻蝕，對SiO2及PSG層也可用稀氫氟酸（加少量氟化銨）腐蝕；Si3N4用氟化銨:醋酸:去離子水＝11（體積）混合液腐蝕；聚酰亞銨用發(fā)煙硝酸腐蝕；對多晶硅用1mlHF十26ml HNO3十33m1CH2COOH混合液腐蝕。

鋁層用激光束切斷，或用稀硫酸(或鹽酸)溶去。

3.?斷面觀察

Al-Au 金屬間化合物形貌

對失效可疑部位如PN結(jié)、芯片斷面、管殼封接處等，可取下相關(guān)部分澆入石臘或塑料中，制成磨片。對磨片經(jīng)過研磨、拋光、腐蝕及染色等步驟，將觀察目標暴露出來，在顯微鏡下觀察、拍照。

4. 必要時進行微區(qū)表面分析。

三、軍標GJB-548A

我國軍標GJB-548A中方法5003中具體規(guī)定了失效分析程序，可以參考。

編輯：黃飛

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