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失效分析基本概念
定义：对失效电子元器件进行诊断过程。 1、进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。
2、失效分析的目的是确定失效模式和失效机理，提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理的重复出现。
3、失效模式是指观察到的失效现象、失效形式，如开路、短路、参数漂移、功能失效等。 4、失效机理是指失效的物理化学过程，如疲劳、腐蚀和过应力等。
失效分析的一般程序 1、收集现场数据 2、电测并确定失效模式 3、非破坏检查 4、打开封装 5、镜验 6、通电并进行失效定位 7、对失效部位进行物理、化学分析，确定失效机理。 8、综合分析，确定失效原因，提出纠正措施。 1、收集现场数据
应力类型 | 试验方法 | 可能出现的主要失效模式 | 电应力 | 静电、过电、噪声 | MOS器件的栅击穿、双极型器件的pn结击穿、功率晶体管的二次击穿、CMOS电路的闩锁效应 | 热应力 | 高温储存 | 金属－半导体接触的Al－Si互溶，欧姆接触退化，pn结漏电、Au-Al键合失效 | 低温应力 | 低温储存 | 芯片断裂 | 低温电应力 | 低温工作 | 热载流子注入 | 高低温应力 | 高低温循环 | 芯片断裂、芯片粘接失效 | 热电应力 | 高温工作 | 金属电迁移、欧姆接触退化 | 机械应力 | 振动、冲击、加速度 | 芯片断裂、引线断裂 | 辐射应力 | X射线辐射、中子辐射 | 电参数变化、软错误、CMOS电路的闩锁效应 | 气候应力 | 高湿、盐雾 | 外引线腐蚀、金属化腐蚀、电参数漂移 |
2、电测并确定失效模式
电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。
连接性失效包括开路、短路以及电阻值变化。这类失效容易测试，现场失效多数由静电放电（ESD）和过电应力（EOS）引起。
电参数失效，需进行较复杂的测量，主要表现形式有参数值超出规定范围（超差）和参数不稳定。
确认功能失效，需对元器件输入一个已知的激励信号，测量输出结果。如测得输出状态与预计状态相同，则元器件功能正常，否则为失效,功能测试主要用于集成电路。
三种失效有一定的相关性,即一种失效可能引起其它种类的失效。功能失效和电参数失效的根源时常可归结于连接性失效。在缺乏复杂功能测试设备和测试程序的情况下，有可能用简单的连接性测试和参数测试方法进行电测，结合物理失效分析技术的应用仍然可获得令人满意的失效分析结果。
3、非破坏检查
名称 | 应用优势 | 主要原理 | X射线透视技术 | 以低密度区为背景，观察材料的高密度区的密度异常点 | 透视X光的被样品局部吸收后成象的异常 | 反射式扫描声学显微术（C－SAM） | 以高密度区为背景，观察材料内部空隙或低密度区 | 超声波遇空隙受阻反射 |
X-Ray检测，即为在不破坏芯片情况下，利用X射线透视元器件（多方向及角度可选），检测元器件的封装情况，如气泡、邦定线异常，晶粒尺寸，支架方向等。
适用情境：检查邦定有无异常、封装有无缺陷、确认晶粒尺寸及layout
优势：工期短，直观易分析 劣势：获得信息有限 局限性： 1、相同批次的器件，不同封装生产线的器件内部形状略微不同； 2、内部线路损伤或缺陷很难检查出来，必须通过功能测试及其他试验获得。 案例分析： X-Ray 探伤----气泡、邦定线
X-Ray 真伪鉴别----空包弹（图中可见，未有晶粒）
“徒有其表”
下面这个才是货真价实的
X-Ray用于产地分析（下图中同品牌同型号的芯片）
X-Ray 用于失效分析（PCB探伤、分析）
（下面这个密密麻麻的圆点就是BGA的锡珠。下图我们可以看出，这个芯片实际上是BGA二次封装的）
4、打开封装
开封方法有机械方法和化学方法两种,按封装材料来分类，微电子器件的封装种类包括玻璃封装(二极管)、金属壳封装、陶瓷封装、塑料封装等。 机械开封 化学开封 5、显微形貌像技术光学显微镜分析技术扫描电子显微镜的二次电子像技术 电压效应的失效定位技术
6、半导体主要失效机理分析 电应力（EOD）损伤 静电放电（ESD）损伤 封装失效 引线键合失效 芯片粘接不良 金属半导体接触退化 钠离子沾污失效 氧化层针孔失效
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