微电子器件可靠性失效分析程序ppt课件.ppt

微电子器件可靠性 ReliabilityofMicroelectronicDevices 第四章失效分析 2 本章主要讨论 失效分析概论失效分析的目的意义 基本内容 要求 失效模式及分布 失效机理及定义失效分析程序失效环境调查 失效样品保护 失效分析方案设计 外观检查 电测 应力试验分析 故障模拟分析 内部分析 纠正措施 结果验证失效分析技术以失效分析为目的的电测技术 无损失效分析技术 样品制备技术 显微形貌像技术 以测量电压效应为基础的失效分析定位技术 以测量电流效应为基础的失效分析定位技术 电子元器件化学成分分析技术 失效分析技术列表失效分析主要仪器设备与工具光学显微镜 x射线透视仪 扫描声学显微镜 塑封器件喷射腐蚀开封机 等离子腐蚀机 反应离子腐蚀机 聚集离子束系统 扫描电子显微镜及x射线能谱仪 俄歇电子能谱仪 二次离子质谱仪 透射式电子显微镜 电子束测试系统 显微红外热像仪 光辐射显微镜 内部气氛分析仪 红外显微镜 第四章失效分析 3 4 2失效分析程序 回顾基本技术术语失效 丧失功能或降低到不能满足规定的要求 失效模式 失效现象的表现形式 与产生原因无关 如开路 短路 参数漂移 不稳定等失效机理 失效模式的物理化学变化过程 并对导致失效的物理化学变化提供了解释 如电迁移开路 银电化学迁移短路应力 驱动产品完成功能所需的动力和加在产品上的环境条件 是产品退化的诱因 继电器 铝电解 DC DC 连接器的失效原因 4 失效分析是器件失效后进行的一种检查 以验证所报告的失效模式和确定失效机理 失效分析的内容 是指为完成失效分析应进行哪些工作 而失效分析程序是指进行失效分析的计划和步骤 它们是密切相关的 是对同一问题的不同侧面的叙述 失效分析的内容与程序 5 失效分析的目的 找出失效原因追溯产品的设计 含选型 制造 使用 管理存在的不良因素提出纠正措施 预防失效的再发生 改进管理提高产品可靠性 降低全寿命周期成本问题 某器件发生失效 请你分析 处理 你如何进行这一工作 6 铝电解电容器潜在失效因素 7 失效分析的基本方法与程序 8 先调查了解与失效有关的情况 线路 器件类型 运用时应力条件 失效现象等 后分析失效元器件 先外部分析 后内部 解析分析 先进行非破坏性分析 后进行破坏性分析 失效分析的原则 9 包括 失效情况调查 失效模式鉴别 失效特征描述 假设失效机理 证实失效机理 提出纠正措施和新的失效因素的考虑等 失效分析着重于查明失效模式 追查失效机理以及探讨改进方法 1 失效情况的调查 a 器件的有关信息 b 使用信息 c 环境信息 d 失效现象 e 失效的过程 失效分析的基本内容 10 2 鉴别失效模式 a 电特性测试b 用立体显微镜检查外观 3 失效特征描述 利用高倍立体和金相显微镜和扫描电子显微镜等设备观察失效部位的形状 大小 位置 颜色 机械和物理结构 物理特性等 科学的表征和阐明与上述失效模式有关的各种失效现象 失效分析的基本内容 11 4 失效机理假设 以半导体器件失效机理的有关理论为根据 结合线路材料 工艺 设计理论及经验 假设可能的失效内因和外因 5 失效机理证实 选用有关的分析 试验和观测设备对失效样品进行仔细分析 验证失效机理的假设是否属实 有时需拿合格同种器件进行类似的破坏性试验 观察是否产生相似的失效现象 6 提出纠正措施 根据失效分析结果 提出防止产生失效的设想和建议 它包括工艺 设计 结构 线路 材料 筛选方法和条件 使用方法和条件 质量控制和管理等 失效分析的基本内容 12 失效分析的程序 对失效器件的分析 每一个步骤都要根据器件失效情况合理制定 每一个步骤都要取得必要的信息 但是许多分析步骤是破坏性的 不能重复进行 安排失效分析程序时 应先非破坏 后破坏的原则进行 失效样品往往只有一个 十分宝贵 所以分析时应按程序小心进行 防止静电 电浪涌 机械应力损伤器件 造成新的失效 使原来的失效无法真正的找出原因 13 失效分析流程图 14 一 失效环境调查围绕失效必须详细了解如下信息 批次认可 产品数据 存货量和储存条件 发现失效的地点和时间 工艺过程 外场使用情况及失效日期 产品记录 产品在制造和装配工艺过程中的工艺条件 交货日期 条件和可接受的检查结果 装配条件和相同失效发生的有关记录等 工作条件 电路条件 热 机械应力 操作环境 室内 外 温度 湿度 大气压 失效发生前的操作失效详情 失效类型 特性退化 完全失效或间歇性失效 失效比例和批次情况 失效现象 无功能 参数变坏 开路 短路 失效分析流程 15 二 失效样品保护对于由于机械损伤和环境腐蚀引起的失