IC失效性原理和分析方法及工具
IC失效分析理论与测试工具
Decapsulation or delid of ceramic, plastic and BGA packages as well as modules or C.O.B. (Chip On Board). Using fuming uric acid, the will cleanly exposed die is ready for subsequent inspection or test.
OBIRCH(雷射光束誘發阻抗變化)．其主要的原理是利用雷射光 束的掃描來改變其內部線路之（溫度）阻抗改變．當穩定狀況時 供給一IC之固定電壓，相對電流的消耗應該也是固定的．
Confidential
P18
Foxconn Technology Group
OBIRCH (Optical Beam Induced Resistance CHange)
Emission Microscopy
Confidential
P16
Foxconn Technology Group
Emission Microscopy
Confidential
P17
Foxconn Technology Group
OBIRCH (Optical Beam Induced Resistance CHange)
bonding wire integrity. ¾ Printed circuit boards (PCB) barrel plating in vias, registration
and manufacturing induced defects. ¾ Connector analysis for opens, shorts and improper seating ¾ BGA and flip chip solder ball integrity
IC失效分析培训
IC失效分析培训IC失效分析可以分为成品失效分析和过程失效分析两大类。
成品失效分析是指对IC出厂前进行的失效分析，主要目的是保证产品质量。
过程失效分析是对IC制造过程中出现的问题进行分析，目的是解决生产过程中的技术问题，提高生产效率。
IC失效分析的方法主要包括物理分析、电学分析和化学分析等。
物理分析是对IC芯片的结构和组成进行分析，包括倒推分析、扫描电子显微镜（SEM）观察和故障位置定位等。
电学分析是基于IC芯片电学性能参数的分析，主要通过测试仪器进行电性能测试和故障电流查找等。
化学分析是利用化学方法对IC芯片的物质成分进行分析，包括离子束刻蚀、电子探针和质谱仪等。
在IC失效分析中，需要注意以下几个问题。
首先，要选择合适的测试仪器和分析方法，确保分析结果准确可靠。
其次，要注意综合运用不同的分析手段，增加失效分析的全面性和准确性。
同时，要进行充分的实验和数据分析，找出失效原因，并提出相应的解决方法。
最后，要进行足够的技术培训和学习，不断提高失效分析的专业能力。
IC失效分析培训是为了提高工程人员的实际操作能力和技术水平，是提高产品质量的重要手段之一、IC失效分析培训可以从以下几个方面展开。
首先，要对IC失效分析的基本原理和方法进行全面的介绍和解释。
其次，要进行实际操作演练，让学员亲自动手进行IC失效分析，培养其操作技能。
同时，要进行案例分析和讨论，让学员了解实际生产中的IC失效问题，并提出解决办法。
最后，要进行知识巩固和实操考核，确保学员能够熟练掌握IC失效分析的知识和技能。
IC失效分析培训的效果主要由以下几个因素决定。
第一是培训机构的实力和专业水平。
培训机构应该具备先进的实验设备和丰富的教学经验。
第二是培训师资的水平和教学能力。
培训师资应该具备丰富的实际经验和深厚的理论基础，能够给学员提供专业的指导和培训。
第三是培训内容的科学性和实用性。
培训内容应该贴近实际工作，提供实用的解决方案和方法。
第四是学员的学习态度和能力。
塑封IC失效分析及对策
现代激 烈的市场竞争 中， 量是企业 的生命 。 质 当产 品在 使 用 中 由 于 自身质 的 变 化 导 致 产 品丧 失 了 预 定 的 工作 能 力 或 其 性 能 己劣 化 成 不 合 格 的 状 态 时 ， 们 通 常 称 产 品 失效 。 我 电子 器 件 的 失 效 随 着 时 间 的变 化 可 分 为 早 期 失 效 、 正 常 失效 和 退 化 失
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｄｅ ｃ ｉ ｅ ｈ ａｌ ｒ ｆ ｐ ａ ｔ Ｃ ｃ ｍｍ ｏ ｈ ｎ ｍｅ ｏ ｎ ｄ ｔｉ ｓ ｖ ｒ ｌ ｏ ｌ ｓｉ Ｉ ｓ ｒ ｄ ｔ ｅ ｆ ｉ ｅ ｏ ｌ ｓｉ Ｉ ｏ ｂ ｕ ｃ ｎ ｐ ｅ ｏ ｎ ｎ ｉ ｅ ａｌ ｅ ｅ ａ ｆ Ｐ ａ ｔ Ｃ ｃ ｆ ｉ ｒ ｎ ｌｓｓｍ ｅｈ ｄ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓｄ ａ ｒ ｔ ｅ ｎ ｅ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｐ ｌｓｉ Ｃ ａｌ ｅ ａ ａｙ ｉ ｔ ｏ ｓａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｎ ｒａｉ ，ａ ｄ ｔ ｎ ｐ ｔ ｒ ｒ ｔ ｓＰ ａ ｔ Ｉ ｕ ｔ ｖ ｈ ｆ ｈ ｅ ｃ
收 稿 日期 ： ０ １１ ． ７ ２ １ － ２２
伤 、 芯 金 属 化 腐蚀 、 属 化 变 形 、 合 金 丝 弯 曲、 管 金 键 金 丝 键 合 焊 盘 凹 陷 、 合 线 损 伤 、 合 线 断裂 和 脱 键 键 落 、 合 引线和焊 盘腐蚀 、 线框架腐 蚀 、 键 引 引线 框
１２ 塑 封 Ｉ 失 效 分 析 方 法 ． Ｃ
常 用 失 效 分 析 的 方 法 有 ：Ａ Ｓ 格 （ ｇ ｒ Ｅ 一奥 Ａｕ ｅ）
电子 分 光 显微 镜 、 Ｓ Ａ — 化 学 分 析 用 的 电子 波 ＥＣ —
半导体器件失效分析与检测
半导体器件失效分析与检测摘要：本文对半导体器件的失效做了详尽分析，并介绍了几种常用的失效检测方法。
1 半导体器件失效剖析经过剖析可知形成半导体器件失效的要素有很多，我们主要从几个方面进论述。
1.1 金属化与器件失效环境应力对半导体器件或集成电路牢靠性的影响很大。
金属化及其键合处就是一个不容无视的失效源。
迄今，大多数半导体器件平面工艺都采用二氧化硅作为掩膜钝化层。
为在芯片上完成互连，常常在开窗口的二氧化硅层上淀积铝膜即金属化。
从物理、化学角度剖析，金属化失效机理大致包括膜层张力、内聚力、机械疲倦、退火效应、杂质效应及电迁移等。
1.2 晶体缺陷与器件失效晶体缺陷招致器件失效的机理非常复杂，有些问题至今尚不分明。
晶体缺陷分晶体资料固有缺陷(如微缺陷)和二次缺陷两类。
后者是在器件制造过程中，由于氧化、扩散等热处置后呈现或增殖的大量缺陷。
两种缺陷或者彼此互相作用，都将招致器件性能的退化。
二次击穿就是晶体缺陷招来的严重结果。
1.2.1 位错这种缺陷有的是在晶体生长过程中构成的(原生位错)，有的是在器件工艺中引入的(诱生位错)。
位错易沿位错线加速扩散和析出，间接地促成器件劣化。
事实证明，表面杂质原子(包括施主和受主)沿位错边缘的扩散比在圆满晶体内快很多，其结果常常使P-N结的结平面不平整以至穿通。
鉴于位错具有“吸除效应”，对点缺陷如杂质原子、点阵空位、间隙原子等起到内部吸收的作用，故适量的位错反而对器件消费有利。
1.2.2 沉淀物除位错形成不平均掺杂外，外界杂质沾污也会带来严重结果，特别是重金属沾污，在半导体工艺中是经常发作的。
假如这些金属杂质存在于固溶体内，其危害相对小一些;但是，一旦在P-N结处构成堆积物，则会产生严重失效，使反向漏电增大，以至到达毁坏的水平。
堆积需求成核中心，而位错恰恰提供了这种中心。
硅中的二次孪生晶界为堆积提供了有利的成核场所，所以具有这种晶界的二极管，其特性明显变软。
1.2.3 二次缺陷。
芯片失效分析方法总结
芯片失效分析方法总结芯片失效分析方法总结1 、C-SAM（超声波扫描显微镜)，无损检查:１.材料内部的晶格结构，杂质颗粒．夹杂物．沉淀物．2. 内部裂纹. 3.分层缺陷.4.空洞,气泡,空隙等. 德国2 、X－Ray（这两者是芯片发生失效后首先使用的非破坏性分析手段），德国Fein微焦点Xray用途：半导体BGA，线路板等内部位移的分析；利于判别空焊，虚焊等BGA焊接缺陷. 参数：标准检测分辨率＜500纳米；几何放大倍数: 2000 倍最大放大倍数: 10000倍；辐射小: 每小时低于1 μSv ；电压: 160 KV, 开放式射线管设计防碰撞设计；BGA和SMT（QFP）自动分析软件，空隙计算软件，通用缺陷自动识别软件和视频记录。
这些特点非常适合进行各种二维检测和三维微焦点计算机断层扫描(μCT)应用。
Fein微焦点X射线（德国）Y.COUGAR F/A系列可选配样品旋转360度和倾斜60度装置。
Y.COUGAR SMT 系列配置140度倾斜轴样品，选配360度旋转台3 、SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪（材料结构分析/缺陷观察，元素组成常规微区分析，精确测量元器件尺寸）, 日本电子4 、EMMI微光显微镜/OBIRCH镭射光束诱发阻抗值变化测试/LC 液晶热点侦测(这三者属于常用漏电流路径分析手段,寻找发热点，LC 要借助探针台，示波器）5 、FIB 线路修改，切线连线，切点观测，TEM制样，精密厚度测量等6 、Probe Station 探针台/Probing Test 探针测试，ESD/Latch-up静电放电/闩锁效用测试（有些客户是在芯片流入客户端之前就进行这两项可靠度测试，有些客户是失效发生后才想到要筛取良片送验）这些已经提到了多数常用手段。
失效分析前还有一些必要的样品处理过程。
7 、取die,decap（开封，开帽）,研磨,去金球 De-gold bump,去层,染色等，有些也需要相应的仪器机台，SEM可以查看die表面，SAM以及X－Ray观察封装内部情况以及分层失效。
塑封IC常见失效及对策
4．4 纠正措施及验证
在查明失效原因的基础上，通过分析、计算和必要的试验验证，提出纠正措施，经评审通过后付诸实施，跟踪验证纠正措施的有效性，并按技术状态控制要求或图样管理制度对设计或工艺文件进行更改。
5 提高塑封IC可靠性的措施
在规定时间内或整个有用寿命期内，产品在规定的条件下完成规定功能的概率，即可靠性。其取决于固有设计、制造过程、工作条件(确定产品如何被使用、维修及修理)。以下从三方面介绍提高塑封IC可靠性的措施：
3．2 电子微探针
电子微探针是利用细电子束作为X射线的激发源，打在要分析的样品表面(穿透深度一般约1-3μm)，激发产生出与被打击的微小区域内所包含元素的特征X射线谱，通过对特征X射线波长和强度的分析，来判断样品的成分和数量情况，对硅中缺陷、pn结区重金属杂质沉淀，半导体材料微区域杂质及扩散层剖面杂质等进行分析，以确定潜在的失效模式。
进一步测试电参数，必要时可划断铝条用探针测试管芯，检查电路的有源和无源元件性能是否正常。
除去铝膜再对管芯进行测试，观察性能变化，并检查二氧化硅层的厚度与存在的针孔等。
除去Si02用探针测试管芯，分析表面是否有沟道，失效是否由表面效应引起。
4．3 根本失效原因确定
塑封IC失效的原因有：设计缺陷、原材料品质不良、制程问题、运输中静电击穿或存储环境中水汽吸附、使用时的过应力等。应征对失效分析样品，确定导致失效的根本原因。工艺问题在塑封IC中占失效比例最大，问题主要集中在后工序上，如某塑封电路，由于器件塑封材料与金属框架和芯片间发生分层效应(俗称“爆米花”效应)，而拉断键合丝，从而发生开路失效。经分析，其主要原因是塑封料中的水分在高温下迅速膨胀使塑封料与其附着的其他材料间发生分离。
①导致塑封体裂纹的产生。
IC电子元器件失效分析
ln
L2
=
B
+
E kT 2
Ln L2 Ln L1
B
1/T1
1/T2
预计平均寿命的方法
z 2 求加速系数F
L2 L1
= =
A
exp(L2
E = Aexp( E ) )kT2
kET L1
=
A ex2p(
E kT1
)
A
exp(
F
kT = L2 L1
= 1
e)xp( E k
(1 T2
− 1 )) T1
F = L 2 = exp( E ( 1 − 1 ))
z 二、电阻器的分类 1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、 大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。 2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金 属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、 玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。 3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合 成实心碳质电阻器。
压敏电阻常见的技术问题分析 (2)
z ②暂态过电压破坏，这是指较强的暂态过电压使 电阻体穿孔，导致更大的电流而高热起火。整个 过程在较短时间内发生，以至电阻体上设置的热 熔接点来不及熔断。在三相电源保护中，N-PE线 之间的压敏电阻器烧坏起火的事故概率较高，多 数是属于这一种情况。相应的对策集中在压敏电 阻损坏后不起火。一些压敏电阻的应用技术资料 中，推荐与压敏电阻串联电流熔丝（保险丝）进 行保护。
L1
k T 2 T1
试验获得高温T1的寿命为L1,低温T2寿命为 L2,可求出F
预计平均寿命的方法
z 由高温寿命L1推算常温寿命L2 z F=L2/L1 z 对指数分布 z L1=MTTF=1/λ z λ失效率
各类IC芯片可靠性分析与测试
各类IC芯片可靠性分析与测试随着现代科技的快速发展，各类IC芯片在电子设备中的应用越来越广泛。
为了确保这些IC芯片能够稳定可靠地工作，必须进行可靠性分析与测试。
本文将介绍IC芯片可靠性分析的基本原理和常用方法，并探讨IC芯片可靠性测试的关键技术。
IC芯片可靠性分析是指通过对IC芯片在特定工作环境下的性能与失效进行分析和评估，来确定其可靠性水平。
可靠性分析的目标是了解IC芯片的寿命特征、失效机制和影响因素，进而为设计优化和可靠性改进提供依据。
常用的IC芯片可靠性分析方法包括寿命试验、失效分析和可靠性预测。
寿命试验是通过将IC芯片置于特定的工作环境下进行长时间的运行，以观察其寿命特征和失效情况。
寿命试验可以分为加速寿命试验和正常寿命试验两种。
加速寿命试验是通过提高温度、加大电压等方式来加速IC芯片的失效，从而缩短试验时间；正常寿命试验则是在设备正常工作条件下进行，以获取长时间的可靠性数据。
通过寿命试验可以得到IC芯片的失效率曲线和平均失效率，为预测其寿命和可靠性提供依据。
失效分析是通过对失效的IC芯片进行分析和检测，确定其失效机制和原因。
失效分析可以通过显微镜观察、电学测量、热学分析等手段来进行。
通过失效分析可以分析IC芯片的失效模式、失效位置和失效原因，为进一步改进设计和制造提供依据。
失效分析常用的方法包括扫描电子显微镜（SEM）观察、逆向工程分析和红外热成像。
可靠性预测是通过对IC芯片在特定环境下的性能特征和失效情况进行测量和分析，来预测其可靠性水平。
可靠性预测可以借助可靠性数学模型、统计分析和模拟仿真等手段来进行。
可靠性预测可以根据IC芯片在不同工作条件下的性能变化情况，进行寿命预测和可靠性评估。
常用的可靠性预测方法包括基于物理模型的可靠性预测和基于统计模型的可靠性预测。
除了可靠性分析，IC芯片的可靠性测试也是非常重要的一环。
可靠性测试是通过将IC芯片置于特定工作条件下进行工作，以评估其性能和可靠性水平。
芯片失效分析的原因（解决方案-常见分析手段）
芯片失效分析的原因（解决方案-常见分析手段）芯片失效分析的原因（解决方案/常见分析手段）一般来说，芯片在研发、生产过程中出现错误是不可避免的，就如房缺补漏一样，哪里出了问题你不仅要解决问题，还要思考为什么会出现问题。
随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高，失效分析工作也显得越来越重要，社会的发展就是一个发现问题解决问题的过程，出现问题不可怕，但频繁出现同一类问题是非常可怕的。
本文主要探讨的就是如何进行有效的芯片失效分析的解决方案以及常见的分析手段。
失效分析失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及。
它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。
失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。
失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。
失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。
失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。
失效分析基本概念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。
失效分析的意义1.失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。
2.失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。
3.失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。
4.失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。
失效分析主要步骤和内容芯片开封：。
电子行业电子元器件失效分析
电子行业电子元器件失效分析1. 引言电子行业是现代社会中不可或缺的重要组成部分。
然而，在电子产品的生产、使用以及维护过程中，电子元器件的失效问题时常出现。
电子元器件失效可能导致设备故障、数据损失甚至人身安全等严重后果。
因此，深入分析电子元器件失效的原因和机理对于提高电子产品的可靠性和稳定性具有重要意义。
本文将对电子行业中常见的电子元器件失效进行分析，包括失效的类型、原因和常见的预防和修复措施。
本文旨在帮助读者更好地理解电子元器件失效并提供一些解决方案。
2. 失效类型电子元器件失效可以分为以下几种类型：2.1 电气失效电气失效是指电子元器件在使用过程中由于电气参数超过规定范围或电压电流过大而发生的失效。
常见的电气失效包括过电压、过电流、电磁干扰等。
2.2 机械失效机械失效是指电子元器件在使用过程中由于机械应力超过其承受能力而发生的失效。
常见的机械失效包括振动引起的松动、机械损伤等。
2.3 热失效热失效是指电子元器件在使用过程中由于温度过高或过低导致的失效。
温度变化会导致元器件内部的电子结构破坏或金属膨胀引起松动等问题。
2.4 化学失效化学失效是指电子元器件在使用过程中由于化学物质的侵蚀、氧化等引起的失效。
常见的化学失效包括腐蚀、电化学腐蚀等。
3. 失效原因电子元器件失效的原因多种多样，以下是常见的几个原因：3.1 原材料问题一些电子元器件可能因为原材料的质量或制造工艺的问题而导致失效。
例如，使用劣质的焊料可能导致焊接点松动，从而引起电气失效。
3.2 环境因素环境因素对电子元器件的稳定性和可靠性产生重要影响。
例如，高温、湿度、腐蚀性气体等环境条件都可能引起电子元器件失效。
3.3 设计问题一些电子元器件在设计阶段存在问题，例如电路设计不合理、过度设计等，都可能导致电子元器件失效。
3.4 维护不当不当的维护方式也是电子元器件失效的一个重要原因。
例如，使用不适当的清洁剂可能对元器件表面造成损害，从而引起电气失效。
半导体失效分析 _C-SAM 扫描声学显微镜工作原理介绍
半导体失效分析工具介绍-C- 模式扫描声学显微镜工作原理集成电路（IC）封装的可靠性在很多方面取决于其机械完整性。
由不良的粘合，空隙，微裂纹或分层引起的结构缺陷的影响在电气性能特征中可能并不明显，但可能导致过早失效。
C模式扫描声学显微镜（C-SAM） (C-Mode Scanning Acoustic Microscopy ) 是用于IC封装非破坏性故障分析的出色工具。
它对界面异常（例如不良的粘合，分层）表现出良好的敏感性。
空隙，裂缝和异物夹杂物。
使用C-SAM的非破坏性超声波测试方法是一种常见的检测方法，用于检测半导体中的分层或裂纹故障，结果可靠且相对准确。
C模式扫描声学显微镜（C-SAM）的原理：声学成像利用横向声波的高频束（1-50 MHz）与测试样品之间的相互作用来定位不同声阻抗的区域。
声波在不同声阻抗的界面处反射，并在穿过样本材料时衰减。
几乎完全反射发生在声阻抗差较大的界面上，例如金属与空气之间的界面。
在声阻抗不变的界面上不会发生反射。
通过分析透射或反射的声束，可以定位地下缺陷。
三种模式用于显示脉冲回波信息。
在A模式下，不对换能器进行x-y扫描，并且从某个点生成声音信息。
在B模式下，换能器沿一条线扫描。
生成二维图像，其中一个轴是换能器的x位置，另一个轴是反射脉冲的飞行时间。
反射脉冲的幅度被映射为飞行时间轴上的强度。
在B模式下创建的图像类似于样本的横截面。
在C模式下，换能器以光栅方式移动。
生成二维图像，其中图像中的x-y位置对应于换能器的x-y位置。
图像上给定x-y位置的强度与给定飞行时间上反射信号的幅度成比例。
使用该时间窗口，可以在样品中特定深度的缺陷范围内生成C模式图像。
用于微电子故障分析的声学成像包括三种利用超声成像技术的技术。
三种声学显微镜技术分别是扫描激光声学显微镜（SLAM），扫描声学显微镜（SAM）和C模式扫描声学显微镜（C-SAM）。
所有这三种技术都是非破坏性的。
扫描激光声显微镜（SLAM）是一种透射显微镜系统，它使用换能器产生超声波，并使用激光束检测透射波。
IC失效分析培训
原因分析
针对具体案例进行深入分析，找出导致失 效的根本原因，如设计不合理、制造工艺
问题、使用条件恶劣等。
失效现象
芯片性能异常、功能失效或无法正常工作 。
预防措施
针对不同类型的失效原因，采取相应的预 防措施，如改进设计、优化制造工艺、提 供详细的使用说明和注意事项等。
学员反馈积极
通过问卷调查和课堂互动，学员 们对本次培训的评价普遍较高， 认为培训内容实用、讲解清晰，
对实际工作有很大的帮助。
未来发展趋势预测
技术不断创新
随着半导体技术的不断发展，IC 失效分析技术也将不断创新和完 善，例如更高精度的分析工具、
更智能化的数据分析方法等。
行业应用拓展
IC失效分析不仅应用于半导体行业 ，还可拓展至电子、通信、汽车等 多个领域，未来市场需求将更加广 泛。
片损坏。
失效现象
芯片功能异常，如无法正常工 作、性能下降或完全失效。
原因分析
ESD产生的高电压或大电流脉 冲对芯片内部电路造成破坏， 如击穿绝缘层、烧毁晶体管等 。
预防措施
加强静电防护措施，如穿戴防 静电服装、使用防静电设备和
工具、控制环境湿度等。
案例二：过电应力引发IC失效
过电应力描述
失效现象
在IC芯片上施加超过其承受能力的电压或电 流。
透射电子显微镜（TEM）
02
将IC切片后，用高能电子束穿透样品，通过检测透射电子获取
内部结构信息。
能量散射光谱（EDS）
03
配合SEM或TEM使用，通过检测样品散射的电子能量，确定IC
材料的元素组成。
X射线与红外检测技术
IC失效分析理论与测试工具
IC失效分析理论与测试工具1.IC设计和工艺：IC失效分析的第一步是了解IC的设计和工艺。
IC的设计和工艺参数对其性能和可靠性有着重要影响。
工程师需要了解IC的设计规格、电路结构和工艺流程，从而可以更准确地判断故障的原因。
2.故障模型：在进行IC失效分析时，需要根据故障类型选择合适的故障模型。
不同的故障类型对应不同的故障模型，如电性故障模型、热失效模型和机械失效模型等。
选择合适的故障模型可以提高分析的准确性。
3.故障定位：故障定位是指确定故障发生的位置。
通过IC失效分析，工程师可以通过检测和测量不同节点的电压、电流和信号波形等信息，确定故障发生的位置，帮助进一步分析故障的原因。
4.故障诊断：故障诊断是指确定故障原因的过程。
通过IC失效分析，工程师可以根据检测到的故障信息，分析故障的可能原因，如电路设计缺陷、元件品质问题或工艺制程偏差等。
通过诊断故障原因，可以采取相应措施解决问题。
除了理论分析外，工程师还可以借助各种测试工具进行IC失效分析。
常用的IC失效分析测试工具包括但不限于以下几种：1.反向故障分析（FA）：FA是一种常见的IC失效分析方法。
它通过分析故障IC的物理和电学特性，通过显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线显微镜（XRM）等工具对故障芯片进行显微结构分析，帮助工程师定位和诊断故障原因。
2.故障电流测量：故障电流测量是指通过对故障IC进行电流测量来判断故障的类型和位置。
通过测量电流波形、电流峰值和电流变化趋势等信息，可以帮助工程师准确判断故障原因。
3.电气测试：电气测试是指通过仪器仪表对故障IC进行电性能测试。
通过检测IC的电压、电流、功率等参数，可以判断故障IC的电学特性是否符合设计规格，从而帮助工程师确定故障原因。
4.故障仿真：故障仿真是指通过软件工具对故障电路进行仿真模拟，以分析故障发生的原因。
通过对电路仿真模型进行参数变化和故障注入，可以模拟和分析不同故障对IC性能的影响。
总之，IC失效分析理论和测试工具的应用可以帮助工程师了解IC的设计和工艺过程，定位和诊断故障原因，并提出解决方案。
半导体芯片常用失效分析方法
半导体芯片常用失效分析方法失效分析赵工半导体工程师 2022-10-12 09:06 发表于北京显微镜分析OM 无损检测:蔡司金相显微镜OM服务介绍：可用来进行器件外观及失效部位的表面形状，尺寸，结构，缺陷等观察。
金相显微镜系统是将传统的光学显微镜与计算机（数码相机）通过光电转换有机的结合在一起，不仅可以在目镜上作显微观察，还能在计算机（数码相机）显示屏幕上观察实时动态图像，电脑型金相显微镜并能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。
服务范围：可供研究单位、冶金、机械制造工厂以及高等工业院校进行金属学与热处理、金属物理学、炼钢与铸造过程等金相试验研究之用服务内容：1.样品外观、形貌检测2.制备样片的金相显微分析3.各种缺陷的查找体视显微镜OM 无损检测:蔡司服务介绍：体视显微镜，亦称实体显微镜或解剖镜。
是一种具有正像立体感的目视仪器，从不同角度观察物体，使双眼引起立体感觉的双目显微镜。
对观察体无需加工制作，直接放入镜头下配合照明即可观察，成像是直立的，便于操作和解剖。
视场直径大，但观察物要求放大倍率在200倍以下。
服务范围：电子精密部件装配检修，纺织业的品质控制、文物、邮票的辅助鉴别及各种物质表面观察服务内容：1.样品外观、形貌检测2.制备样片的观察分析3.封装开帽后的检查分析4.晶体管点焊、检查X－Ray无损检测:德国依科视朗服务介绍：X-Ray是利用阴极射线管产生高能量电子与金属靶撞击，在撞击过程中，因电子突然减速，其损失的动能会以X-Ray形式放出。
而对于样品无法以外观方式观测的位置，利用X-Ray穿透不同密度物质后其光强度的变化，产生的对比效果可形成影像，即可显示出待测物的内部结构，进而可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。
服务范围：产品研发，样品试制，失效分析，过程监控和大批量产品观测服务内容：1.观测DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封装的半导体、电阻、电容等电子元器件以及小型PCB印刷电路板2.观测器件内部芯片大小、数量、叠die、绑线情况3.观测芯片crack、点胶不均、断线、搭线、内部气泡等封装缺陷，以及焊锡球冷焊、虚焊等焊接缺陷C-SAM（超声波扫描显微镜)，无损检测:sonix1.材料内部的晶格结构，杂质颗粒．夹杂物．沉淀物．2. 内部裂纹.3.分层缺陷.4.空洞,气泡,空隙等.I/V Curve advanced smart-1服务介绍：验证及量测半导体电子组件的电性、参数及特性。
IC失效分析报告
IC失效分析报告1.引言IC是集成电路的缩写，也称芯片或集成块，是电子技术中的重要组成部分。
IC的失效会导致电路不工作或性能下降，因此进行IC失效分析十分重要。
本报告将重点分析一种常见的IC失效，提供详细的分析结果和结论。
2.失效现象在测试中，发现其中一台设备的IC无法正常工作。
具体表现为设备无法启动，显示屏无反应。
经过初步检查，并没有发现电缆或连接器的问题。
因此，我们对IC进行了进一步的分析。
3.失效检查首先，我们使用万用表对IC进行了电路连通性测试。
结果显示，IC 的各个引脚之间存在连通，没有断路现象。
接下来，我们使用示波器对IC的电压进行测试。
测试结果显示，IC的电压正常。
由此推断，IC可能存在内部故障。
4.失效分析为了进一步分析IC的失效原因，我们取下了IC进行外部观察。
仔细观察后，我们发现IC的表面存在一些微小的损伤，这些损伤可能是由于长期使用或静电等原因引起的。
由于观察的局限性，在外部观察时无法获得更进一步的信息。
5.内部分析为了获得更详细的信息，我们决定对IC进行内部分析。
首先，我们使用显微镜对IC进行放大观察。
观察结果显示，IC的引脚存在一些微小的氧化现象。
进一步，在IC的内部芯片上，我们发现了一些烧毁的痕迹。
通过对比正常IC的结构，我们得出结论，IC可能是由于过电流或过热引起的内部烧毁。
6.结论综合以上分析结果，我们得出如下结论：IC的故障源于内部烧毁。
内部烧毁可能是由于过电流或过热引起的。
根据设备使用情况和失效现象，我们推测过电流是导致IC内部烧毁的主要原因。
由于设备的特殊性，我们建议在使用设备时加强电流的监测，并适时采取保护措施，以防止过电流对IC造成损伤。
7.对策针对IC的内部烧毁问题，我们提出以下对策建议：首先，加强设备使用人员的培训，让其了解设备的工作原理和使用事项。
其次，我们建议在设备中安装过电流保护器，以防止过电流对IC的影响。
最后，定期进行设备的维护和检查，及时清理设备内部的灰尘和杂质。
IC可靠性与失效分析
二、IC失效分析1.失效分析的原因、目的和地位所谓失效分析，就是对失效的产品进行分析，以找出失效原因、改进原始设计和生产工艺。
正确的改进行动来源于正确的查找到缺陷所在并分析产生缺陷的原因。
IC的产品设计极具复杂的设计、制程繁多并且对环境要求极高的生产工艺和复杂的测试方法。
在这些设计和生产工艺中，任何一个环节控制的不好，都有可能导致IC产品的最终失效。
能有效地寻找到导致IC失效的根源所在，并改进和控制生产工艺IC，以提供良率是各IC设计公司和制造厂孜孜以求的目标。
因此，失效分析在IC领域占有举足轻重的作用。
失效分析的对象，以公司个体为研究对象，大体可以分为3类：（1）到达最终客户后发现不良而退回分析的产品（2）本公司生产最后道工艺后，最终测试发现的不良品（3）第三类就是上面介绍的可靠度测试过程中或过程之后发现的测试NG的IC 产品。
2.失效分析的一般流程失效分析需要遵守一定的流程。
常见的IC失效分析流程如下（主要针对产品级的IC）：（1）接收不良品失效的信息反馈和分析请求。
主要的信息包括：指失效模式，参数值，客户抱怨内容，型号，批号，失效率，所占比例等，与正常品相比不同之处。
（2）记录各项信息内容，以在长期记录中形成信息库，为今后的分析工作提供经验值（3）收信工艺信息，包括与此产品有关的生产过程中的人，机，料，法，环变动的情况。
（4）失效确认。
一般是用Tester或者Curve tracer量测失效IC的AC和DC 的电性能，以确认失效模式是否与收集的失效模式信息一致。
AC方面的测试分析涉及到产品的功能层次，而DC方面的测试是设计针对产品的主要电性能（开路、短路、漏电、）。
对于开路和短路情况，要观察开路和短路测试值是开路还是短路，还是芯片不良，如是开路或短路，则要注意是第几脚开路或短路；对于非开短路的漏电流情况，产品要彻底清洗（用冷热纯水或有机溶剂如丙酮）后再进行下述烘烤试验：125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试问题，要对封装工艺要严查。
芯片失效分析有哪些方法华碧实验室
芯片失效分析有哪些方法【华碧实验室】一、失效分析的作用失效分析是根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。
失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。
失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。
失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。
失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。
二、常用的芯片失效分析方法1X-RAY检查X-RAY射线，一种波长很短的电磁辐射，能透过许多普通光不能透过的固态物质。
利用可靠性分析室里的X-RAY分析仪，可检查产品的金丝情况和树脂体内气孔情况，以及芯片下面导电胶内的气泡,导电胶的分布范围情况。
2.超声清洗清洗仅用来分析电性能有异常的，失效可能与外壳或芯片表面污染有关的器件。
此时应确认封装无泄漏，目的是清除外壳上的污染物。
清洗前应去除表面上任何杂物，再重测电参数，如仍失效再进行清洗,清洗后现测电参数，对比清洗前后的电参数变化。
清洗剂应选用不损坏外壳的，通常使用丙酮，乙醇，甲苯，清洗后再使用纯水清洗，最后用丙酮，无水乙醇等脱水，再烘干。
清洗要确保不会带来由于清洗剂而引起的失效。
3.开帽/开盖高分子的树脂体在热的浓硝酸（98%）或浓硫酸作用下，被腐去变成易溶于丙酮的低分子化合物，在超声作用下，低分子化合物被清洗掉，从而露出芯片表层。
4.内部目检：视产品不同分别放在200倍或500倍金相显微镜下或立体显微下仔细观察芯片表面是否有裂缝，断铝，擦伤，烧伤，沾污等异常。
对于芯片裂缝要从反面开帽以观察芯片反面有否装片时顶针顶坏点,因为正面开帽取下芯片时易使芯片破裂。
反面的导电胶可用硝酸慢慢腐，再用较软的细铜丝轻轻刮去。
5.外部目检是否有树脂体裂缝，管脚间杂物致短路，管脚是否被拉出树脂体,管脚根部是否露铜，管脚和树脂体是否被沾污，管脚是否弯曲变形等不良。
IC失效分析(塑封体分层)
塑封器件常见失效模式及其机理分析1、受潮腐蚀对塑封器件而言，湿气渗入是影响其气密性导致失效的1）由于树脂本身的透湿率与吸水性，水气会直接通过塑封料包封层本体扩散到芯片表面；2）通过塑封料包封层与金属框架间的间隙，然后再沿着内引线与塑封料的封接界面进入器件芯片表面。
当湿气通过这两条途径到达芯片表面时，在表面形成一层导电水膜，并将塑封料中的Na+、CL－离子也随之带入，在电位差的作为下，会加速对芯片表面铝布线的电化学腐蚀，最终导致电路内引线开路。
随着电路集成度的不断提高，铝布线越来越细，因此，铝布线腐蚀对器件寿命的影响就越发严重。
其腐蚀机理均可归结为铝与离子沾污物的化学反应：由于水汽的浸入，加速了水解物质 （Na+、CL－）从树脂中的离解，同时也加速芯片表面钝化膜磷硅玻璃离解出(PO4)3－。
腐蚀过程中离解出的物质由于其物理特性改变，例如脆性增加、接触电阻值增加、热膨胀系数发生变化等，在器件使用或贮存过程中随着温度及加载电压的变化，会表现出电参数漂移、漏电流过大，甚至短路或开路等失效模式，且有些失效模式不稳定，在一定条件下有可能恢复自1962年开始出现塑封半导体器件，因其在封装尺寸、代替原先的金属、陶瓷封装器件。
但塑封器件在发展初、中期可靠性水平较低，在80年代之后，随着高纯度、低应力的塑封材料的使用，高质量的芯片钝化、芯片粘接、内涂覆材料、引线键合、加速筛选工艺及自动模制等新工艺技术的发展，使得塑封器件的可靠性逐步赶上金属封装与陶瓷封装的器件。
一般塑封器件的失效可分为早期失效和使用期失效，前者多是由设计或工艺失误造成的质量缺陷所致，可通过常规电性能检测和筛选来判别；后者则是由器件的潜在缺陷引起的，潜在缺陷的行为与时间和应力有关，经验表明，受潮、腐蚀、机械应力、电过应力和静电放电等产生的失效占主导地位。
塑封器件，就是用塑封料把支撑集成芯片的引线框架、塑封器件封装材料主要是环氧模塑料。
环氧模塑料是以环氧树脂为基体树脂，以酚醛树脂为固化剂，再加上一些填料，如填充剂、阻燃剂、着色剂、偶联剂等微量组分，在热和固化剂的作用下环氧树脂的环氧基开环与酚醛树脂发生化学反应，产生交联固化作用使之成为热固性塑料。
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PHYSICAL ANALYSIS-Infra-red microscope II
By observing with an IR camera, we can distinguish low and strong doped area.
Visible light
IR light
Silicon internal anomalies by using optical polarization.
IR light
IR light with polarization
PHYSICAL ANALYSIS – De-layering I by dry (plasma) etching
PLASMA ETCHER
METAL LAYERS & INTERCONNECTS
PHYSICAL ANALYSIS – De-layering II by wet (acid/chemical) etching
Some formula for reference
PHYSICAL ANALYSIS - SEM
SEM & EDX
Scanning Electron Microscopy • Ultra-high magnification.(~100K) • Good Depth of View. • Dimension measurement
PHYSICAL ANALYSIS-Infra-red microscope I
Infra-red light goes through silicon material; By observing with an IR camera (with polarization), we can make inspection inside silicon without chemical de-processing.
PHASE INVERSION
PHYSICAL ANALYSIS- Cross sectioning
CROSS-SECTION POLISHER
CROSS-SECTION CUTTER
PHYSICAL ANALYSIS – De-capsulation
AUTO DECAPSULATOR MANUAL DECAPPING STATION
PHYSICAL ANALYSIS DEFECT ISOLATION (Liquid crystal emission - I)
To detect hot spot due to current leakage in the circuit. When there is current leakage in the circuit, which will generate the heat, and increase the temperature where the hot spot is. The chemical used have three state: solid, crystal liquid and liquid, in the room temperature or at temperature controlled by a hot plate, it remains in liquid crystal state, when temperature increase to one point specified, it will change to liquid state, this status change can be revealed by polarized light, realized on a microscope with polarized filter.
Useful life period.
Failure rate h(t)
Overstress failures. Cause: stress outside of design. Overstress mechanisms: ESD, EOS…
Time (or use)
FAILURE ANALYSIS FLOW
PHYSICAL ANALYSIS – Element analysis I
PHYSICAL ANALYSIS – Element analysis II Line scan
PHYSICAL ANALYSIS – Element analysis II Elements mapping
Questions & Answers • Any feedback & questions • Go to FA & 8D example
FAIL SITE ISOLATION
De-process and high Magnification inspection
Contamination?
Yes
Elemental analysis
X-ray (EDX)
DESTRUCTIVE
No
No
Failure mechanism determined or not resolved
De-capsulation (inspection/ retest)
Close job
Fault site isolation
1 Liquid crystal analysis 2 photon emission 1 Wet chemical etch 2 Scanning electron microscopy Energy dispersive
1 Curve trace 2 Bench test Electrical Characterization Get proper set up conditions No Input
ELECTRICAL
Confirm failure?
Hale Waihona Puke NoTest simulated actual Test conditions? Yes Return to customer for retest
Physical analysis • Non-destructive Analysis • Destructive Analysis • Elemental Analysis Defect Isolation • Liquid Crystal Emission • Light Emission
VISUAL & MECHANICAL ANALYSIS I (OPTICAL MICROSCOPE)
LIQUID CRYSTAL
T°C
Liquid state
Cristal liquid Solid state state
29?° C
PHYSICAL ANALYSIS DEFECT ISOLATION (Liquid crystal emission - II)
The area appear « dark » is the hot spot
7.5X~50X
50X/100X/200X/500X
25X ~ 800X
VISUAL & MECHANICAL ANALYSIS II (Your eyes and judgment)
Electrical Analysis -I
ATE
PARAMETRIC ANALYZER
ATE verification : - Production Tester
FAILURE ANALYSIS
Prepared by: Sam LIU
Failure Mechanisms
Early life period.
Infant mortality (extrinsic) failures. Cause: « wear out » of manufacturing defects: scratched metal, mask defect, poor step coverage, pinholes…
PHYSICAL ANALYSIS – X-RAY
•Die •Wire •D/A quality (voids etc.)
X-RAY Machine
X-RAY Picture
PHYSICAL ANALYSIS - SAM
Scanning acoustic microscopy
SAM picture of flip chip
PHYSICAL ANALYSIS DEFECT ISOLATION (Photon emission)
Conduction splot observed with Light Emission Microscopy
Photo emission machine
Photo emission picture
1 Optical microscope 2 Scanning acoustic microscope 3 X-ray inspection
Yes Non-destructive analysis
NON-DESTRUCTIVE
1 Wet chemical de-capsulation 2 Non-chemical de-capsulation
Board removal Bumps REMOVAL BCB removal Metallization removal Passivation removal : USG, Si3N4,PSG,BCB,SiO2 Silicon etch with Sirtl Revelation inter-metallic for cross section Revelation oxide for cross section Hot plate acetic acid ultrasonic cleaning (20 mins) Nitric acid 99% Acua regia Wet etching: HF Dry etching: Plasma etch Cro3, HF, H2O2 96% OPS, 2% hydrogen peroxide(HF), 2% ammoniac(NH3.H2O, 28%) Plasma etch HF (2 seconds)