姚立真：失效分析培训讲稿

电子元器件失效分析 (可靠性物理)

前言
• 电子元器件失效分析（可靠性物理）:材料学、物理学（包括原子物理）、化学、冶金学和各种电子元器件专业诸多学科的综合知识；
• 失效分析中:电子元器件的工作原理、结构和工艺设计、制造技术及测试和检测方法；并广泛采用各种理化分析仪器及设备进行分析与研究。

第1章电子元器件的失效
1.1 失效的定量判据;
1.2 失效的分类
1.3 失效与环境应力
1.4 使用失效

1.1 失效的定量判据
􀂄 电子元器件的失效是由失效判别标准—失效判据确定的。
􀂄􀂄 产品失去规定的功能称为失效。
􀂄􀂄 元器件失效的定量判据，生产研发方和使用方所处有不同的定量标准?
1. 电子元器件失效不仅指功能的完全丧失，并指电学特性参数指标或物理参数降低到不能满足规定的要求

第1章_电子元器件失效分析_可靠性物理.pdf
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第2章失效分析工作的原则和程序
2.1 电子元器件失效分析的目的及作用
2.2 失效分析工作的流程和通用原则
2.3 失效分析报告
失效的数据收集；失效分析报告内容；鱼刺图
2.4 电子元器件失效分析的程序
2.5 破坏性物理分析（DPA）
􀂄 美军在60-70年代采用了以失效分析为中心的元器件质量保证计划，在6～7年间使集成电路的失效率从7×10-5/h降至3×10-9/h，集成电路的失效率降低了4个数量级，实现了“民兵Ⅱ” 、阿波罗飞船登月计划。
􀂄 我国“七专”工作。
􀂄 元器件失效分析:基础性的、最主要的,更多是微观分析。
􀂄 失效分析定义：分析和研究失效的发生和影响，确定失效模式，判定失效机理，研讨提供改进的措施。
􀂄 失效分析:事后检查与分析工作;综合性极强;反馈目的。专业人员的技术素质。
􀂄 得出正确结论的捷径。
􀂄 提高元器件固有可靠性就是提高可靠性水平的主要工作。

第2章_失效分析工作的原则和程序.pdf

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第3章元器件失效分析技术
3.1 电子元器件失效分析技术
光学显微镜分析技术 红外显微镜分析技术 显微红外热像仪分析技术
声学显微镜分析技术 液晶热点检测技术 光辐射显微分析技术
3.2 电子元器件失效分析常用设备
元器件失效分析的常用设备
国外可靠性失效分析实验室设备情况

3.1.1 光学显微镜分析技术
􀂄 立体显微镜和金相显微镜结合使用，可进行器件的外观以及失效部位的表观形状、分布、尺寸、组织、结构、缺陷和应力等观察。
􀂄 如观察分析芯片在过电应力下的各种烧毁与击穿现象、引线内外键合情况、芯片裂缝、沾污、划伤、氧化层缺陷及金属层腐蚀等。
1.明、暗场观察
􀂄 明场观察光洁表面可获得一个明亮清晰的图像。
􀂄 暗场观察让较大入射角度的入射光线照明样品。对观察有小空洞或隆起物等不光滑表面的样品有效。
2．光的干涉法测薄膜厚度
􀂄 干涉条纹测量原理：当两道光的光距差为半波长的奇数倍，两道光的相位相反，出现暗条纹。在SiO2台阶上将出现明暗相间的干涉条纹。
3．微分干涉相衬观察
􀂄 观察到样品表面的双折射现象。如果样品的双折射是内部的应力引起，则可通过偏振光干涉法观察到应力在样品表面的分布。
􀂄 偏光干涉法的另一主要应用，是在集成电路芯片涂覆一层向列相液晶，利用液晶的相变点来检测集成电路芯片上的热点。
3.1.2 红外显微镜分析技术
􀂄 红外显微镜采用近红外（波长在0.75～3μm）辐射源做光源，并用红外变像管成像的红外显微镜分析技术。
􀂄 锗、硅等半导体材料及薄金属层对近红外光是透明的。利用红外显微镜，不用剖切芯片就能观察到芯片的内部的缺陷和芯片的焊接情况。
􀂄 适合于塑料封装半导体器件的失效分析。
􀂄 红外显微技术对微电子器件的微小面积进行高精度非接触测温的方法。

第3章__元器件失效分析技术.pdf
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第４章微分析技术
引言
􀂾􀂾 微分析技术综合了电子束、离子束、激光束和X射线等分析技术。
􀂾􀂾检测元器件和材料中表面、界面及体内的微区形貌、结构、组份及杂质分布。微分析多数工作是检查特征形状：图形线条边沿的锐度、特征以及定位失准等。可用光学、扫描电子和透射电子显微技术观测。三种方法的最大放大倍数分别为1k、50k和500k倍，放大倍数范围相互交叠，因此，特征形貌绝大部分都可得到仔细检查。
电子显微镜和X射线谱仪
４.１.１ 电子束与固体表面的作用
􀂾􀂾 一定能量的电子入射到固体表面时，将受到多次散射。
􀂾􀂾 由于原子质量远大于电子质量，电子受到散射后只改变方向而未损失能量的叫弹性散射，既改变方向又损失能量的散射叫非弹性散射
背散射电子
􀂄 入射电子经多次弹性或非弹性散射后，基本上保持原来能量而又能逃逸离开表面的称为背散射电子。
二次电子   中国可靠性网
􀂄 入射电子由于能量较高还可使表层原子电离而放出二次电子，这些二次电子主要来自原子外层价电子，也有一些是内层电子。实际的二次电子只指其所带能量为5eV以下的那些逸离表面的电子。

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