IC失效分析和综合培训教材

IC失效分析和综合培训教材
一般概念
失效：产品失去规定的功能。 失效分析：为确定和分析失效器件的失效模式，失效机理，失效原
因和失效性质而对产品所做的分析和检查。 失效模式：失效的表现形式。 失效机理：导致器件失效的物理，化学变化过程。 失效原因：导致发生失效的直接原因，它包括设计，制造，使用和
静电对电子元件之影响
物体放电形式主要通过低电阻区域，放电电流 I= Q/t,即静电电荷变化量与完成这些静电电 荷变化所用的时间之比。当I足够大时，能影响 P-N结热击穿接合点，导致氧气层击穿，引起 即时的和不可逆转的损坏，但这种损坏只有 10%可引起产品即时损坏，90%的产品可毫无 觉察地通过测试，流到客户手里，但它的可靠 性却大大地降低了，并且静电可吸附灰尘，降 低基片净化度，使IC成品率下降。
测试设备：多功能晶体管筛选仪，晶体管 图性特示仪（XJ4810,370B等）。
失效率
失效率指产品工作到t时刻后在单位时间 内失效的概率。单位： %/103小时。 （每工作1000小时后产品失效的百分数）
失效曲线
也称失效浴盆曲线，因形状象浴盆。 早期失效期：λ（t）大，随时间迅速
下降。通过改进设计，加强监控可减 少早期失效，通过筛选可减小（缩短 或去掉）早期失效期.工艺缺陷、材料 缺陷、筛选不充分引起。 偶然失效期：λ（t）小，为常数，时 间较长，失效带有偶然性，是使用的 良好时间。很多是静电损伤、过电损 伤引起。有突发性和明显性 耗损失效期：产品使用后期，λ（t） 迅速增加，因老化，磨损，疲劳等使 器件失效。元器件老化引起。有时间 性和隐蔽性
静电产生的宏观原因
环境如地面，装修隔间，温湿度。 工具和材料 清洗机，吸管，镊子，物流车，
周转箱，烘箱，纸片，工作机台等。 工作者及其活动 人的动作如脱衣，起立，被
感应，接触带电，剥离，冲击，摩擦。
静电的防护
静电防护原则： 少产生，不积累，快泄放。
静电防护基本方法：泄漏，中和，屏蔽
环境方面，铺设防静电地毯，地板，台垫，入口处工 作处接地线等防静电消除器。控制温湿度，使用离子 风机，静电环。
可靠性试验（一）
温度循环TCT：判断产品在极高，极低 温度下抗变力及在极高，极低温度中交 替之效应。
热冲击TST：同上，但条件更严酷。
高压蒸煮PCT：利用严厉的压力，湿气 和温度加速水汽之渗透来评估非密闭性 之固态产品对水汽渗透之效应。
加速老化HAST：同上。
可靠性试验（二）
高温反偏HTRB：对产品施加一定的高温来加速产品 电性能的老化。
回流焊REFLOW：用于判断器件（SMD）在回流焊接 过程中所产生之热阻力及效应。
易焊性SOLDER：判断产品之可焊度。 耐焊接热：判断直插式产品在焊接过程中产生的热阻
力及效应。 引线弯曲：考核产品管脚抗机械应变力之能力。
Baidu Nhomakorabea
可靠性试验（三）
交变试验：评估产品在经过极高，极低温度后，再放入温 湿度变化之环境后产生的效应。
器材方面，防静电工作服，鞋，腕带，导电泡沫板， 防静电文件盒，周转箱，物流车，包装袋，抗静电剂 等。
产品设计方面，将静电防护体现到元件和产品设计中， 尽量使用对静电不敏感的元件，或者在器件内部设置 静电防护元件，对使用的静电放电敏感器件提供适当 的输入保护。
静电，静电放电
静电 当两种材料一起摩擦，一种材料丢失电 子，另一种则收集电子，前者带正电，后者则 带负电，如果两种摩擦的物体在分离的过程中 电荷难以中和，电荷即会积累使物体带上静电。 静电就是一种物体上的非移动的充电。
静电放电 如果带静电的物体遇到合适的机会， 它会将所带的电荷放掉，又回到中性，此过程 即是静电放电ESD。
失效分析的设备和相应的用途
电特性测试设备 包括开短路测试设备（CD318A，S9100）， 万用表和各种测试分厂的测试机。
观察测量设备 X射线透视机，金相显微镜（放大倍数50--1000），测量显微镜（带摄像头并与显示器和终端处理电脑相连， 放大位数50---500），立体显微镜，扫描电子显微镜SEM。
分析人员应具有的素质 具有半导体集成电路的专业基础 知识，熟悉集成电路原理，设计，制造，测试，使用线路， 可靠性试验，可靠性标准，可靠性物理和化学等方面的有 关知识，并有一定的实践经验，必须受过专业培训。
可靠性
可靠性概念 指系统或设备在规定条件 下和规定时间内完成规定功能的能力。 有固有可靠性和使用可靠性之分，固有 可靠性指通过设计和制造形成的内在可 靠性，使用可靠性指在使用过程中发挥 出来的可靠性。它受环境条件，使用操 作，维修等因素的影响，使用可靠性总 小于固有可靠性。
试验设备 烘箱，回流焊机，可焊性测试仪，成份分析仪。
解剖设备和辅助设备 开帽机，密封电炉，超声清洗机，镊子， 研磨切割机，玻璃仪器（试管，烧杯，玻璃漏斗，滴管等）。
工作间设施 应配有通风柜，清洗池，水源，相关化剂（盐酸， 硝酸，硫酸和无水乙醇，丙酮，氢氧化钠等）。
分析报告
失效分析报告 应包括：a, 失效器件的主要失效现场信息。 b, 失效器件的失效模式。c, 失效分析程序和各阶段的初步 的分析结果。d ,失效分析结论。e,提出纠正建议措施。报 告中应附分析图片和测试数据，以及相应说明。
稳态湿热THT：评估非密闭性之固态产品在湿气环境下之 可靠度，使用温度条件加速水汽渗透。
高温贮存HTST：判断高温对产品之效应。
低温试验LT：判断低温对产品之效应。
电耐久BURN-IN：对产品施加一定的电压，电流来加速 产品的电老化。
可靠性试验设备
试验设备：高低温循环箱，高速老化箱， 调温调湿箱，可焊性测试仪，高温烘箱， 分立器件综合老化系统，高温反偏系统。
管理等方面的问题。 失效分析的目的：失效分析是对失效器件的事后检查，通过失效分
析可以验证器件是否失效，识别失效模式，确定失效机理和失效原 因，根据失效分析结论提出相应对策，它包括器件生产工艺，设计， 材料，使用和管理等方面的有关改进，以便消除失效分析报告中所 涉及到的失效模式或机理，防止类似失效的再次发生。