半导体器件可靠性与失效分析2011-2012-11594最全版
【推荐】半导体器件可靠性与失效分析培训教材52
2011-2012-1
教材：
付桂翠,陈颖等,<电子元器件可靠性技术教程>
北京航空航天大学出版社,2010年7月第一版.
(普通高校“十一五”规划教材)
参考书:
1. 孔学东,恩云飞,<电子元器件失效分析与 典型案例>,国防工业出版社, 2006年9月 第一版.
2. 王蕴辉,于宗光等,<电子元器件可靠性设 计>,科学出版社.
局域缺陷：氧化物针孔等点缺陷，不可完全消除， 损失的成品率更高。
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自20世纪60年代以后，很多真空电子器 件已逐步为固态电子器件所取代，但在高频 率、大功率领域，真空电子器件仍然具有相 当生命力，而电子束管和光电管仍将广泛应 用并有所发展。[1] 真空电子器件里面就包含 真空断路器，真空断路器具有很多优点，所 以在变电站上应用很多。真空断路器已被快 易优收录，由于采用了特殊的真空元件，随 着近年来制造水平的提高，灭弧室部分的故 障明显降低。真空灭弧室无需检修处理，当 其损坏时，只能采取更换。真空断路器运行 中发生的故障以操作机构部分所占比重较大， 其次为一次导电部分，触头导电杆等。
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▪电位器
▪失效模式：接触不良、滑动噪声பைடு நூலகம்、开路等
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▪二极管
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个部分构成而且一般不能被分解或不会破坏的某个 装置。
半导体器件失效分析的研究
半导体器件失效分析的研究Research on Semiconductor Device Failure Analysis中文摘要半导体失效分析在提高集成电路的可靠性方面有着至关重要的作用。
随着集成度的提高，工艺尺寸的缩小，失效分析所面临的困难也逐步增大。
因此，失效分析必须配备相应的先进、准确的设备和技术，配以具有专业半导体知识的分析人员，精确定位失效位置。
在本文当中，着重介绍多种方法运用Photoemission 显微镜配合IR-OBIRCH精确定位失效位置，并辅以多项案例。
Photoemission是半导体元器件在不同状态下（二极管反向击穿、短路产生的电流、MOS管的饱和发光，等等），所产生的不同波长的光被捕获，从而在图像上产生相应的发光点。
Photoemission在失效分析中有着不可或缺的作用，通过对好坏品所产生的发光点的对比，可以为后面的电路分析打下坚实的基础，而且在某些情况下，异常的发光点就是最后我们想要找到的defect的位置。
IR-OBIRCH(Infrared Optical beam Induced Resistance Change)主要是由两部分组成：激光加热器和电阻改变侦测器。
电阻的改变是通过激光加热电流流经的路径时电流或者电压的变化来表现的，因此，在使用IR-OBIRCH时，前提是必须保证所加电压两端产生的电流路径要流过defect的位置，这样，在激光加热到defect位置时，由于电阻的改变才能产生电流的变化，从而在图像上显现出相应位置的热点。
虽然Photoemission和IR-OBIRCH可以很好的帮助我们找到defect的位置，但良好的电路分析以及微探针(microprobe)的使用在寻找失效路径方面是十分重要的，只有通过Photoemission的结果分析，加上电路分析以及微探针(micr oprobe)测量内部信号的波形以及I-V曲线，寻找出失效路径后，IR-OBIRCH才能更好的派上用场。
电子器可靠性评价与分析技术进展PPT课件
关于混合集成电路：
按制作工艺，可将集成电路分为:
1.半导体集成电路(基片：半导体) 即:单片集成电路(固体电路) 工艺:半导体工艺(扩散、氧化、外延等)
2. 膜集成电路(基片：玻璃、陶瓷等绝缘体) 工艺：薄膜集成电路 真空蒸镀 溅射 化学气
相沉积技术 厚膜集成电路 浆料喷涂在基片
上 经烧结而
成(丝网印刷技术)
完成某一电子、电气和机电功能，并由一个或 几个部分构成而且一般不能被分解或不会破坏的某 个装置。
GJB4027-2000《军用电子元器件破坏性物理分析方 法》中的定义：
在电子线路或电子设备中执行电气、电子、电 磁、机电或光电功能的基本单元，该基本单元可由 一个或多个零件组成，通常不破坏是不能将其分解 的。
声表面波器件
MEMS压力传感器
MEMS器件的主要失效机理 1.粘附----两个光滑表面相接触时，在力作 用下粘附在一起的现象； 2.蠕变----机械应力作用下原子缓慢运动的 现象；变形、空洞； 3.微粒污染----阻碍器件的机械运动； 4. 磨损----尺寸超差，碎片卡入； 5. 疲劳断裂----疲劳裂纹扩展失效。
实验教学内容
名称：集成压电类器件的破坏性物理分析 学时：4学时 实验性质：综合性实验 元器件：选择包括有电阻电容等元件、集成电路等 器件及其连接的较复杂、综合性强的集成类压电器 件，例如(有源)压电蜂鸣器进行分析。
第一章 元器件概述
1.1 元器件的定义与分类
定义：
欧洲空间局ESA标准中的定义：
3. 混合集成电路(Hybrid Integrated Circuit)
特点： 充分利用半导体集成电路和膜集成电
路各自的优点，达到优势互补的目的．
工艺： 用膜工艺制作无源元件，用半导体IC
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。
可靠性分析 失效分析
失效分析是通过对失效的元器件进行必要的电、物 理、 化学检测，并结合元器件失效前后的具体情况 进行技术分 析，以确定元器件的失效模式、失效机 理和造成失效的原 因。 失效分析既要从本质上研究元器件自身的不可靠性 因 素，又要分析研究其工作条件、环境应力和时间 等因素对 器件发生失效所产生的影响。 失效分析在可靠性设计、材 料选择、工艺制造和使 用维护等方面都为有关人员提供各 种科学依据。
失效可能由一系列的原因造成，如设计缺陷、材料质量问 题、 制造过程问题、运输或储藏条件不当、在操作时的过 载等， 而大多数的失效包括一系列串行发生的事件。
对一个复杂的失效，需要根据失效元器件和失效模式列 出所 有可能导致失效的原因，确定正确的分析次序，并 且指出哪 里需要附加的数据来支撑某个潜在性因素。失 效分析时根据 不同的可能性，逐个分析，最终发现问题
失效机理就是引起失效的实质原因，引起 器件失效的物理 或化学变化等内在的原因 同一个的失效模式，可能有不同 的失效机理 。 失效模式和失效机理有一定的关联，但是并 不能一一对 应
第十二页，共23页。
第十三页，共23页。
金属膜电阻器常见的失效模式和失效机 理
主要失效模式
短路、开路或 阻值超规范
可能的失效机理
第一页，共23页。
10.2.1 失效分析的目的和作用
（1） 发现影响产品可靠性的根源，提出行之有效的改进设
计、 工艺的措施；
（2） 在工艺控制、筛选试验、加速应力试验和评估认证 等方 面，为器件制造者和质量监督部门制定合理的最佳试 验方法 和规范提供依据；
（3）为用户合理选用元器件、整机可靠性设计提供依据； （4）通过分清偶然失效和批次缺陷，为整批元器件的使用提 供决策依据；
半导体器件失效分析
半导体器件失效分析半导体器件失效分析就是通过对失效器件进行各种测试和物理、化学、金相试验，确定器件失效的形式(失效模式)，分析造成器件失效的物理和化学过程(失效机理)，寻找器件失效原因，制订纠正和改进措施。
加强半导体器件的失效分析，提高它的固有可靠性和使用可靠性，是改进电子产品质量最积极、最根本的办法，对提高整机可靠性有着十分重要的作用。
半导体器件与使用有关的失效十分突出，占全部失效器件的绝大部分。
进口器件与国产器件相比，器件固有缺陷引起器件失效的比例明显较低，说明进口器件工艺控制得较好，固有可靠性水平较高。
1. 与使用有关的失效与使用有关的失效原因主要有：过电应力损伤、静电损伤、器件选型不当、使用线路设计不当、机械过应力、操作失误等。
①过电应力损伤。
过电应力引起的烧毁失效占使用中失效器件的绝大部分，它发生在器件测试、筛选、安装、调试、运行等各个阶段，其具体原因多种多样，常见的有多余物引起的桥接短路、地线及电源系统产生的电浪涌、烙铁漏电、仪器或测试台接地不当产生的感应电浪涌等。
按电应力的类型区分，有金属桥接短路后形成的持续大电流型电应力，还有线圈反冲电动势产生的瞬间大电流型电应力以及漏电、感应等引起的高压小电流电应力；按器件的损伤机理区分，有外来过电应力直接造成的PN结、金属化烧毁失效，还有外来过电应力损伤PN结触发CMOS电路闩锁后引起电源电流增大而造成的烧毁失效。
②静电损伤。
严格来说，器件静电损伤也属于过电应力损伤，但是由于静电型过电应力的特殊性以及静电敏感器件的广泛使用，该问题日渐突出。
静电型过电应力的特点是：电压较高(几百伏至几万伏)，能量较小，瞬间电流较大，但持续时间极短。
与一般的过电应力相比，静电型损伤经常发生在器件运输、传送、安装等非加电过程中，它对器件的损伤过程是不知不觉的，危害性很大。
从静电对器件损伤后的失效模式来看，不仅有PN结劣化击穿、表面击穿等高压小电流型的失效模式，也有金属化、多晶硅烧毁等大电流失效模式。
半导体器件可靠性与失效分析
2.2 混合集成电路的失效
混合集成电路工艺：
IC工艺：氧化、扩散、镀膜、光刻等
厚膜工艺：基板加工、制版、丝网印刷、烧结、激光调阻、分离元器件组 装等
薄膜工艺：基板加工、制版、薄膜制备、光刻、电镀等
失效原因：
元器件失效：31% 互连失效：23%，引线键合失效、芯片粘结不良等； 沾污失效：21%
(孔学东,恩云飞 主编的电)
半圆片裂纹断面(孔学东,恩云飞主编的电)
蠕变----材料 在长时间恒温、 恒压下，即使 应力没有达到 屈服强度，也 会慢慢产生塑 性变形的现象
蠕变导致焊点断裂
01
脆性断裂
当应力超过某一值时，陶瓷、 玻璃和硅等脆性材料易发生 脆性断裂。断裂一般发生在 有初始裂纹和刻痕的地方， 当原有裂纹扩展到器件的有 源区时，器件将失效。
10mH
膜IC
批量时成本下降 可靠性好
自由度较大 设计周期较短 1~10M
1.2F 100H
半导体IC
在批量时下降 可靠性最好 自由度受限制 设计周期长 101~101k 50pF 不能实现
混合IC
无源元件精度： ≥±10% 有源器件精度： ±10～20%
集成度较低
超高频、大(极 低)功率、高压 大电流、元件类 型多的电路
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导体器件可靠性与失效分析 11 - 2 0 1 2 - 1
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教材：
付桂翠,陈颖等,<电子元器件可靠性技术教程> ○ 北京航空航天大学出版社,2010年7月第一 版. ○ (普通高校“十一五”规划教材)
参考书:
真空电子器件按其功能分为：
半导体器件可靠性与失效分析培训教材课件(PPT52页)
半导体器件可靠性与失效分析培训教 材(PPT5 2页)工 作培训 教材工 作汇报 课件管 理培训 课件安 全培训 讲义PP T服务 技术
▪器件：在工厂生产加工时改变了分子结构的 成品，本身能产生电子，对电压电流的控制、 变换(放大、开关、整流、检波、振荡和调制 等)，也称电子器件。
▪分类(来源： ▪2007年版的 ▪《军用电子 ▪元器件合格 ▪产品目录》)
半导体器件可靠性与失效分析培训教 材(PPT5 2页)工 作培训 教材工 作汇报 课件管 理培训 课件安 全培训 讲义PP T服务 技术
半导体器件可靠性与失效分析培训教 材(PPT5 2页)工 作培训 教材工 作汇报 课件管 理培训 课件安 全培训 讲义PP T服务 技术
半导体器件可靠性与失效分析培训教 材(PPT5 2页)工 作培训 教材工 作汇报 课件管 理培训 课件安 全培训 讲义PP T服务 技术
▪声表面波器件
半导体器件可靠性与失效分析培训教 材(PPT5 2页)工 作培训 教材工 作汇报 课件管 理培训 课件安 全培训 讲义PP T服务 技术
3. 孙青等,<电子元器件可靠性工程>,电子工 业出版社.
理论教学内容
1.元器件概述(1) 2.元器件制造工艺与缺陷(1) 3.微电子封装技术与失效(1) 4.可靠性试验与评价技术(3) 5.使用可靠性设计(2) 6.元器件的降额设计与热设计(4) 7.静电放电损伤及防护(2) 8.可靠性筛选(2) 9.破坏性物理分析与失效分析(6) 10.失效分析案例(4)
第01章半导体器件失效分析概论
第一章半导体器件失效分析概论1*失效分析的产生与发展随着微电子学的飞速发展，半导体器件已广泛应用于宇航/军事/工业和民用产品中。
所以对半导体器件的可靠性研究也更加重要。
半导体器件的可靠性的研究主要包括两方面：一是评价可靠性水平（如可靠性数学/可靠性试验/可靠性评估等）；二是如何提高可靠性（如失效分析/失效物理/工艺监控/可靠性设计等）。
虽然器件可靠性研究首先是从评价可靠性水平开始的，但研究重点逐渐在转向如何提高可靠性方面。
因为可靠性研究不仅是为了评价器件可靠性，更重要的是为了提高可靠性，所以失效分析的失效物理研究越来越受到广大可靠性工作者的重视。
失效分析和失效物理研究的迅速发展并不单是为了学术研究的需要，更重要的是为了满足可靠性工程迅速发展的需要。
特别是60年代以后，随着可靠性研究的发展和高可靠半导体器件及大规模集成电路的出现，可靠性研究遇到了难以克服的困难（例如失效率10-7意味着10000个器件作1000小时试验之后才能得出这一结果）。
第二，半导体器件和集成电路的品种及工艺更新速度很快，使得过去取得的可靠性数据常常变得不适用。
第三。
当代电子设备和系统的日益复杂化/综合化，并对器件提出了高可靠的要求。
为了解决以上的问题，迫切需要一种既省时间，又省费用的可靠性研究方法。
失效分析和失效物理研究就是为了达到这一目的而迅速发展起来的，发展的情况如表1-1所示。
路两项发明，开辟了利用集成电路的新时期，使集成电路的可靠性得到了很大提高，并成功地用于“民兵”洲际弹道导弹，成为美国宇航局在阿波罗计划中广泛使用集成电路的典范。
集成电路用于“民兵”导弹在可靠性方面的意义可定量说明如下：在1958年，要求微型电路的平均失效率为7*10-9。
然而，那时侯晶体管的失效率大约是1*10-5。
“民兵”计划的改进措施（主要是以失效分析为中心的元器件质量保证计划）致使集成电路的失效率降低到3*10-9。
其中失效分析对半导体器件可靠性的提高发挥了很大的推动作用。
半导体器件可靠性与失效全面分析
(完整版)√MOS器件及其集成电路的可靠性与失效分析
MOS 器件及其集成电路的可靠性与失效分析（提要）作者：Xie M. X. (UESTC ，成都市)影响MOS 器件及其集成电路可靠性的因素很多，有设计方面的，如材料、器件和工艺等的选取；有工艺方面的，如物理、化学等工艺的不稳定性；也有使用方面的，如电、热、机械等的应力和水汽等的侵入等。
从器件和工艺方面来考虑，影响MOS 集成电路可靠性的主要因素有三个：一是栅极氧化层性能退化；二是热电子效应；三是电极布线的退化。
由于器件和电路存在有一定失效的可能性，所以为了保证器件和电路能够正常工作一定的年限（例如，对于集成电路一般要求在10年以上），在出厂前就需要进行所谓可靠性评估，即事先预测出器件或者IC 的寿命或者失效率。
（1）可靠性评估：对于各种元器件进行可靠性评估，实际上也就是根据检测到的元器件失效的数据来估算出元器件的有效使用寿命——能够正常工作的平均时间（MTTF ，mean time to failure ）的一种处理过程。
因为对于元器件通过可靠性试验而获得的失效数据，往往遵从某种规律的分布，因此根据这些数据，由一定的分布规律出发，即可估算出MTTF 和失效率。
比较符合实际情况、使用最广泛的分布规律有两种，即对数正态分布和Weibull 分布。
①对数正态分布：若一个随机变量x 的对数服从正态分布，则该随机变量x 就服从对数正态分布；对数正态分布的概率密度函数为222/)(ln 21)(σμπσ--⋅=x e x x f该分布函数的形式如图1所示。
对数正态分布是对数为正态分布的任意随机变量的概率分布；如果x 是正态分布的随机变量，则exp(x)为对数分布；同样，如果y 是对数正态分布，则log(y)为正态分布。
②Weibull 分布：由于Weibull 分布是根据最弱环节模型或串联模型得到的，能充分反映材料缺陷和应力集中源对材料疲劳寿命的影响，而且具有递增的失效率，所以，将它作为材料或零件的寿命分布模型或给定寿命下的疲劳强度模型是合适的；而且尤其适用于机电类产品的磨损累计失效的分布形式。
可靠性测试及失效分析介绍
Ball Bond
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常用檢測分析工具（6）
Auto Decapsulation
40
41
常用檢測分析工具（7）
Precision Saws
Manufacturer/Model﹕Buehler/Isomet1000 精確度﹕0.1mm
Resolution﹕0.1mm 鋸片直徑 : 7 Inch Diameter Saw﹕7 Inch 切割速度 ﹕975RPM Saw Rate ﹕975RPM
入並腐蝕的能力。
條件(步驟)：THT--85 ℃ /85%RH,bias,1000hrs HAST--130 ℃ /85%RH/2atm,bias,100hrs。
失效機理：相對高壓蒸煮，偏置電壓在潮濕的晶片表面加速了鋁線及
鍵合區的電化學腐蝕。同時，水汽帶入的雜質及塑封體內 的雜質在電應力作用下聚集在鍵合區附近和塑封體內引腳 之間而形成漏電通道。 24hrs HAST≈1000hrs THT。
失效機理是指失效的物理化學過程，如疲勞、腐蝕和 過應力等。
21
常用檢測手段（1）
22
常用檢測手段（2）
23
常用檢測手段（3）
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常用檢測手段（4）
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常用檢測手段（4）
26
常用檢測手段（5）
27
常用檢測手段（6）
28
常用樣品製備手段
29
常用檢測分析工具（1）
30
常用檢測分析工具（1）
Reliability Test Machine
Oven, Refrigerator ---- 200ºC Max, -60ºC Min
Evaluate product durability at high, low temperature
半导体器件可靠性与失效分析1
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
第11章半导体器件使用的可靠性.
第十一章半导体器件使用的可靠性1*半导体器件使用中的可靠性问题一．正确使用半导体器件的重要性半导体器件失效原因，不仅来自于器件本身的固有可靠性因素，而且还取决于用户所选择电路的工作条件/实装条件/环境极其它各种使用条件等。
使用不当是造成器件失效的主要原因之一，并且常常与违反技术标准文件的要求有关。
半导体器件可靠性是一个综合指标，它取决于许多相互联系因素的组合。
它们的可靠性等级，总的来说是在设计阶段形成，在制造阶段得到保障，在使用阶段得到保持的。
因此半导体器件的可靠性不仅取决于固有可靠性，而且与使用正确与否密切相关。
固有可靠性包含设计可靠性和制造可靠性，它是可靠性的基础，但使用可靠性同样很重要，尤其是在器件固有可靠性得到较大提高的情况下，使用不当的问题更为突出。
例如美国“罗姆航空研究中心”公布的两批失效分析数据，可以清楚地说明这一问题，情况如表11-1和表11-2所示。
其中，表11-1的“电学超应力”一项占56.8%，表11-2的电学和机械超应力占23%，排除故障中损坏占13%（两项共计36%）。
它们均属于使用不当造成，也就是说属于使用的可靠性问题。
使用可靠性取决于人为因素和使用与维护的程序及设备等。
由于目前出现在使用可靠性方面的问题愈来愈多，因此使用可靠性的研究也日益受到重视，并且发展成为一门学科----人为工程。
把人为工程的原理应用于系统设计/研制/制造/试验/维修和系统或辅助系统的操作上，可以最大限度地减少人为差错造成的可靠性损失。
存在的问题逐渐在上升，有的已经上升为主要矛盾之一（晶体管和小规模集成电路比较突出）。
为了提高半导体器件的使用可靠性，本章将介绍一些在系统设计/器件装配和保管等方面应予注意的事项。
二．半导体器件的选择与控制1．半导体器件的选择与控制是多学科的任务。
它需要器件工程师/失效分析工程师/可靠性工程师和设计工程师门的共同努力完成。
器件控制活动占器件选择/应用和采购等全部工作的一大部分。
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。
半导体器件失效分析(精)
半导体器件失效分析★★★★★微谱检测：中国权威检测机构★★★★★----------专业研究半导体器件失效分析微谱检测是国内最专业的未知物剖析技术服务机构，拥有最权威的图谱解析数据库，掌握最顶尖的未知物剖析技术，建设了国内一流的分析测试实验室。
首创未知物剖析，成分分析，配方分析等检测技术，是未知物剖析技术领域的第一品牌！上海微谱化工检测技术有限公司，是一家专业从事材料分析检测技术服务的机构，面向社会各业提供各类材料样品剖析、配方分析、化工品检验检测、单晶硅纯度检测及相关油品测试服务。
本公司由高校科研院所教授博士领衔、多个专业领域专家所组成的技术团队具有长期从事材料分析测试的经验，技术水平和能力属国内一流。
通过综合性的分离和检测手段对未知物进行定性鉴定与定量分析，为科研及生产中调整配方、新产品研发、改进生产工艺提供科学依据。
微谱检测与同济大学联合建立微谱实验室，完全按照CNAS国家认可委的要求建设，通过CMA国家计量认证，并依据CNAS-CL01：2006、CNAS-CL10和《实验室资质认定评审准则》进行管理，微谱实验室出具的检测数据均能溯源到中国国家计量基准。
微谱检测的分析技术服务遍布化工行业，从原材料鉴定、化工产品配方分析，到产品生产中的工业问题诊断、产品应用环节的失效分析、产品可靠性测试，微谱检测都可以提供最专业的分析技术服务。
微谱检测深耕于未知物剖析技术领域内的创新，以振兴民族化工材料产业为己任！微谱检测可以提供塑料制品，橡胶制品，涂料，胶粘剂，金属加工助剂，清洗剂，切削液，油墨，各种添加剂，塑料，橡胶加工改性助剂，水泥助磨剂，助焊剂，纺织助剂，表面活性剂，化肥，农药，化妆品，建筑用化学品等产品的成分分析，配方分析，工艺诊断服务。
微谱检测是国内最大的未知物剖析服务机构，专业研究半导体器件失效分析，技术实力居于国内领先水平。
目前，常可见到的半导体器件失效分析项目包括：半导体芯片（芯片内部分层，孔洞气泡、芯联半导体）、半导体晶圆片、封装器件、红外器件、光电传感器件、SMT贴片器件、MEMS、半导体激光器、半导体致冷器、半导体二极管、半导体三极管、半导体放电管、半导体应变片、半导体热敏电阻、半导体硅晶片等等。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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真空电子器件按其功能分为： 实现直流电能和电磁振荡能量之间转换的静电控制 电子管； 将直流能量转换成频率为300兆赫～3000吉赫电磁 振荡能量的微波电子管； 利用聚焦电子束实现光、电信号的记录、存储、转 换和显示的电子束管； 利用光电子发射现象实现光电转换的光电管； 产生X射线的X射线管； 管内充有气体并产生气体放电的充气管； 以真空和气体中粒子受激辐射为工作机理，将电磁 波加以放大的真空量子电子器件等。
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MEMS器件的主要失效机理 1.粘附----两个光滑表面相接触时，在力作用 下粘附在一起的现象； 2.蠕变----机械应力作用下原子缓慢运动的现 象；变形、空洞； 3.微粒污染----阻碍器件的机械运动； 4. 磨损----尺寸超差，碎片卡入； 5. 疲劳断裂----疲劳裂纹扩展失效。
KUHKUK半导体器件可来自性与失效分析2011-2012-1
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教材：
付桂翠,陈颖等,<电子元器件可靠性技术教程> 北京航空航天大学出版社,2010年7月第一版. (普通高校“十一五”规划教材)
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参考书: 1. 孔学东,恩云飞,<电子元器件失效分析与 典型案例>,国防工业出版社, 2006年9月 第一版. 2. 王蕴辉,于宗光等,<电子元器件可靠性设 计>,科学出版社. 3. 孙青等,<电子元器件可靠性工程>,电子工 业出版社.
GJB4027-2000《军用电子元器件破坏性物理分析 方法》中的定义： 在电子线路或电子设备中执行电气、电子、电磁、 机电或光电功能的基本单元，该基本单元可由一个 或多个零件组成，通常不破坏是不能将其分解的。
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分类：两大类 元件：在工厂生产加工时不改变分子成分的 成品，本身不产生电子，对电压、电流无控 制和变换作用。 器件：在工厂生产加工时改变了分子结构的 成品，本身能产生电子，对电压电流的控制、 变换(放大、开关、整流、检波、振荡和调制 等)，也称电子器件。
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2.2 混合集成电路的失效 混合集成电路工艺： IC工艺：氧化、扩散、镀膜、光刻等 厚膜工艺：基板加工、制版、丝网印刷、烧结、 激光调阻、分离元器件组装等 薄膜工艺：基板加工、制版、薄膜制备、光刻、 电镀等 失效原因： 元器件失效：31% 互连失效：23%，引线键合失效、芯片粘结不良 等； 沾污失效：21% KUHKUK 19
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二极管
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集成电路
失效模式：漏电或短路，击穿特性劣变，正 向压降劣变，开路可高阻 失效机理：电迁移，热载流子效应，与时间 相关的介质击穿(TDDB)，表面氧化层缺陷， 绝缘层缺陷，外延层缺陷
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声表面波器件
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MEMS压力传感器
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分类(来源： 2007年版的 《军用电子 元器件合格 产品目录》)
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电阻
最可靠的元件之一 失效模式：开路、机械损伤、接点损坏、短 路、绝缘击穿、焊接点老化造成的电阻值漂 移量超过容差
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电位器
失效模式：接触不良、滑动噪声大、开路等
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实验教学内容
名称：集成压电类器件的破坏性物理分析 学时：4学时 实验性质：综合性实验 元器件：选择包括有电阻电容等元件、集成电路等 器件及其连接的较复杂、综合性强的集成类压电器 件，例如(有源)压电蜂鸣器进行分析。
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第一章 元器件概述 1.1 元器件的定义与分类 定义： 欧洲空间局ESA标准中的定义： 完成某一电子、电气和机电功能，并由一个或几 个部分构成而且一般不能被分解或不会破坏的某个 装置。
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真空电子器件(vacuum electronic device) 指借助电子在真空或者气体中与电磁场发生 相互作用，将一种形式电磁能量转换为另一 种形式电磁能量的器件。具有真空密封管壳 和若干电极，管内抽成真空，残余气体压力 为10-4～10-8帕。有些在抽出管内气体后，再 充入所需成分和压强的气体。广泛用于广播、 通信、电视、雷达、导航、自动控制、电子 对抗、计算机终端显示、医学诊断治疗等领 域。
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第二章 元器件制造工艺与缺陷 2.1 芯片加工中的缺陷与成品率预测 芯片制造缺陷的分类： 全局缺陷：光刻对准误差、工艺参数随机起伏、 线宽变化等；在成熟、可控性良好的工艺线上，可 减少到极少，甚至几乎可以消除。 局域缺陷：氧化物针孔等点缺陷，不可完全消除， 损失的成品率更高。 点缺陷：冗余物、丢失物、氧化物针孔、结泄漏 来源：灰尘微粒、硅片与设备的接触、化学试剂 中的杂质颗粒。
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自20世纪60年代以后，很多真空电子器 件已逐步为固态电子器件所取代，但在高频 率、大功率领域，真空电子器件仍然具有相 当生命力，而电子束管和光电管仍将广泛应 用并有所发展。[1] 真空电子器件里面就包含 真空断路器，真空断路器具有很多优点，所 以在变电站上应用很多。真空断路器已被快 易优收录，由于采用了特殊的真空元件，随 着近年来制造水平的提高，灭弧室部分的故 障明显降低。真空灭弧室无需检修处理，当 其损坏时，只能采取更换。真空断路器运行 中发生的故障以操作机构部分所占比重较大， 其次为一次导电部分，触头导电杆等。
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理论教学内容
1.元器件概述(1) 2.元器件制造工艺与缺陷(1) 3.微电子封装技术与失效(1) 4.可靠性试验与评价技术(3) 5.使用可靠性设计(2) 6.元器件的降额设计与热设计(4) 7.静电放电损伤及防护(2) 8.可靠性筛选(2) 9.破坏性物理分析与失效分析(6) 10.失效分析案例(4)
关于混合集成电路： 按制作工艺，可将集成电路分为: 1.半导体集成电路(基片：半导体) 即:单片集成电路(固体电路) 工艺:半导体工艺(扩散、氧化、外延等)
2. 膜集成电路(基片：玻璃、陶瓷等绝缘体) 工艺：薄膜集成电路 真空蒸镀 溅射 化学气相沉积技术 厚膜集成电路 浆料喷涂在基片上 经烧结而成(丝网印刷技术)