失效分析是產(chǎn)品可靠性工程的一個重要組成部門。失效分析被廣泛應(yīng)用于確定研制出產(chǎn)過程中出產(chǎn)題目的原因，鑒別測試過程中與可靠性相關(guān)的失效，確認(rèn)使用過程中的現(xiàn)場失效機(jī)理。在電子元器件的研制階段，失效分析可糾正設(shè)計(jì)和研制中的錯誤，縮短研制周期;在電子元器件的出產(chǎn)、測試和使用階段，失效分析可找出電子元器件的失效原因和引起電子元器件失效的責(zé)任方。失效分析方法主要有哪幾種呢?接下來一起看看吧。
一、C-SAM（超聲波掃描顯微鏡)，屬于無損檢查:
檢測內(nèi)容包含：
1.材料內(nèi)部的晶格結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)顆粒、夾雜物、沉淀物
2.內(nèi)部裂紋
3.分層缺陷
4.空洞、氣泡、空隙等。
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二、 X－Ray（X光檢測），屬于無損檢查:
X-Ray是利用陰極射線管產(chǎn)生高能量電子與金屬靶撞擊，在撞擊過程中，因電子突然減速，其損失的動能會以X-Ray形式放出。而對于樣品無法以外觀方式觀測的位置，利用X-Ray穿透不同密度物質(zhì)后其光強(qiáng)度的變化，產(chǎn)生的對比效果可形成影像，即可顯示出待測物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可在不破壞待測物的情況下觀察待測物內(nèi)部有問題的區(qū)域。
檢測內(nèi)容包含：
1.觀測DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封裝的半導(dǎo)體、電阻、電容等電子元器件以及小型PCB印刷電路板
2.觀測器件內(nèi)部芯片大小、數(shù)量、疊die、綁線情況
3.觀測芯片crack、點(diǎn)膠不均、斷線、搭線、內(nèi)部氣泡等封裝缺陷，以及焊錫球冷焊、虛焊等焊接缺陷
三、SEM掃描電鏡/EDX能量彌散X光儀（材料結(jié)構(gòu)分析/缺陷觀察，元素組成常規(guī)微區(qū)分析，精確測量元器件尺寸）,SEM/EDX（形貌觀測、成分分析）掃描電鏡（SEM）可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進(jìn)行微觀成像。EDX是借助于分析試樣發(fā)出的元素特征X射線波長和強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)不同元素特征X射線波長的不同來測定試樣所含的元素。通過對比不同元素譜線的強(qiáng)度可以測定試樣中元素的含量。通常EDX結(jié)合電子顯微鏡（SEM）使用，可以對樣品進(jìn)行微區(qū)成分分析。
檢測內(nèi)容包含：
1.材料表面形貌分析，微區(qū)形貌觀察
2.材料形狀、大小、表面、斷面、粒徑分布分析
3.薄膜樣品表面形貌觀察、薄膜粗糙度及膜厚分析
4.納米尺寸量測及標(biāo)示
5.微區(qū)成分定性及定量分析
四、EMMI微光顯微鏡。對于故障分析而言，微光顯微鏡（Emission Microscope, EMMI）是一種相當(dāng)有用且效率極高的分析工具。主要偵測IC內(nèi)部所放出光子。在IC元件中，EHP（Electron Hole Pairs）Recombination會放出光子（Photon）。如在P-N結(jié)加偏壓，此時N阱的電子很容易擴(kuò)散到P阱，而P的空穴也容易擴(kuò)散至N，然后與P端的空穴（或N端的電子）做EHP Recombination。
檢測內(nèi)容包含：
1.P-N接面漏電；P-N接面崩潰
2.飽和區(qū)晶體管的熱電子
3.氧化層漏電流產(chǎn)生的光子激發(fā)
4.Latch up、Gate Oxide Defect、Junction Leakage、Hot Carriers Effect、ESD等問題
五、 FIB 線路修改，切線連線，切點(diǎn)觀測，TEM制樣，精密厚度測量等
FIB（聚焦離子束，F(xiàn)ocused Ion beam）是將液態(tài)金屬離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過離子槍加速，聚焦后照射于樣品表面產(chǎn)生二次電子信號取得電子像，此功能與SEM（掃描電子顯微鏡）相似，或用強(qiáng)電流離子束對表面原子進(jìn)行剝離，以完成微、納米級表面形貌加工。
檢測內(nèi)容包含：
1.芯片電路修改和布局驗(yàn)證
2.Cross-Section截面分析
3.Probing Pad
4.定點(diǎn)切割
六、 Probe Station 探針臺/Probing Test 探針測試，探針臺主要應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)、光電行業(yè)。針對集成電路以及封裝的測試。 廣泛應(yīng)用于復(fù)雜、高速器件的精密電氣測量的研發(fā)，旨在確保質(zhì)量及可靠性，并縮減研發(fā)時間和器件制造工藝的成本。
檢測內(nèi)容包含：
1.微小連接點(diǎn)信號引出
2.失效分析失效確認(rèn)
3.FIB電路修改后電學(xué)特性確認(rèn)
4.晶圓可靠性驗(yàn)證
ESD/Latch-up靜電放電/閂鎖效用測試（有些客戶是在芯片流入客戶端之前就進(jìn)行這兩項(xiàng)可靠度測試，有些客戶是失效發(fā)生后才想到要篩取良片送驗(yàn)）這些已經(jīng)提到了多數(shù)常用手段。失效分析前還有一些必要的樣品處理過程。
七、 取die,decap（開封，開帽）,研磨,去金球 De-gold bump,去層,染色等，有些也需要相應(yīng)的儀器機(jī)臺，SEM可以查看die表面，SAM以及X－Ray觀察封裝內(nèi)部情況以及分層失效。Decap即開封，也稱開蓋，開帽，指給完整封裝的IC做局部腐蝕，使得IC可以暴露出來，同時保持芯片功能的完整無損，保持 die，bond pads，bond wires乃至lead-frame不受損傷，為下一步芯片失效分析實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備，方便觀察或做其他測試（如FIB，EMMI）， Decap后功能正常。
檢測內(nèi)容包含：
1.IC開封（正面/背面） QFP， QFN， SOT，TO， DIP，BGA，COB等
2.樣品減薄（陶瓷，金屬除外）
3.激光打標(biāo)
八、Acid Decap，又叫化學(xué)開封，是用化學(xué)的方法，即濃硫酸及發(fā)煙硝酸將塑封料去除的設(shè)備。通過用酸腐蝕芯片表面覆蓋的塑料能夠暴露出任何一種塑料IC封裝內(nèi)的芯片。去除塑料的過程又快又安全，并且產(chǎn)生干凈無腐蝕的芯片表面。
檢測內(nèi)容包含：
1.芯片開封（正面/背面）
2.IC蝕刻，塑封體去除
九、RIE是干蝕刻的一種，這種蝕刻的原理是，當(dāng)在平板電極之間施加10～100MHZ的高頻電壓（RF，radio frequency）時會產(chǎn)生數(shù)百微米厚的離子層（ion sheath），在其中放入試樣，離子高速撞擊試樣而完成化學(xué)反應(yīng)蝕刻，此即為RIE（Reactive Ion Etching）。
檢測內(nèi)容包含：
1.用于對使用氟基化學(xué)的材料進(jìn)行各向同性和各向異性蝕刻，其中包括碳、環(huán)氧樹脂、石墨、銦、鉬、氮氧化物、光阻劑、聚酰亞胺、石英、硅、氧化物、氮化物、鉭、氮化鉭、氮化鈦、鎢鈦以及鎢
2.器件表面圖形的刻蝕
十、研磨機(jī)，適用于高精微（光鏡，SEM，TEM，AFM，ETC）樣品的半自動準(zhǔn)備加工研磨拋光，模塊化制備研磨，平行拋光，精確角拋光，定址拋光或幾種方式結(jié)合拋光。
檢測內(nèi)容包含：
1.斷面精細(xì)研磨及拋光
2.芯片工藝分析
3.失效點(diǎn)的查找
備-2_20210923152026_395.jpg "切片設(shè)備-2.jpg")
十一、切割機(jī)，可以預(yù)置程序定位切割不同尺寸的各種材料，可以高速自動切割材料，提高樣品生產(chǎn)量。其微處理系統(tǒng)可以根據(jù)材料的材質(zhì)、厚度等調(diào)整步進(jìn)電動機(jī)的切割距離、力度、樣品輸入比率和自動進(jìn)刀比率。
檢測內(nèi)容包含：
1.通過樣品冷埋注塑獲得樣品的標(biāo)準(zhǔn)切面
2.小型樣品的精密切割
十二、金相顯微鏡，可用來進(jìn)行器件外觀及失效部位的表面形狀，尺寸，結(jié)構(gòu)，缺陷等觀察。金相顯微鏡系統(tǒng)是將傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡與計(jì)算機(jī)（數(shù)碼相機(jī)）通過光電轉(zhuǎn)換有機(jī)的結(jié)合在一起，不僅可以在目鏡上作顯微觀察，還能在計(jì)算機(jī)（數(shù)碼相機(jī)）顯示屏幕上觀察實(shí)時動態(tài)圖像，電腦型金相顯微鏡并能將所需要的圖片進(jìn)行編輯、保存和打印。
檢測內(nèi)容包含：
1.樣品外觀、形貌檢測
2.制備樣片的金相顯微分析
3.各種缺陷的查找
十三、體視顯微鏡，亦稱實(shí)體顯微鏡或解剖鏡。是一種具有正像立體感的目視儀器，從不同角度觀察物體，使雙眼引起立體感覺的雙目顯微鏡。對觀察體無需加工制作，直接放入鏡頭下配合照明即可觀察，成像是直立的，便于操作和解剖。視場直徑大，但觀察物要求放大倍率在200倍以下。
檢測內(nèi)容包含：
1.樣品外觀、形貌檢測
2.制備樣片的觀察分析
3.封裝開帽后的檢查分析
4.晶體管點(diǎn)焊、檢查
十四、IV自動曲線量測儀，驗(yàn)證及量測半導(dǎo)體電子組件的電性、參數(shù)及特性。比如電壓-電流。集成電路失效分析流程中，I/V Curve的量測往往是非破壞分析的第二步（外觀檢查排在第一步），可見Curve量測的重要性。
檢測內(nèi)容包含：
1.Open/Short Test
2.I/V Curve Analysis
3.Idd Measuring
4.Powered Leakage（漏電）Test
十五、高低溫試驗(yàn)箱箱，適用于工業(yè)產(chǎn)品高溫、低溫的可靠性試驗(yàn)。對電子電工、汽車電子、航空航天、船舶兵器、高等院校、科研單位等相關(guān)產(chǎn)品的零部件及材料在高溫、低溫（交變）循環(huán)變化的情況下，檢驗(yàn)其各項(xiàng)性能指標(biāo)。
檢測內(nèi)容包含：
1.高溫儲存
2.低溫儲存
3.溫濕度儲存
根據(jù)失效分析的結(jié)果，元器件出產(chǎn)廠改進(jìn)元器件的設(shè)計(jì)和出產(chǎn)工藝，元器件使用方改進(jìn)電路板設(shè)計(jì)，改進(jìn)元器件或整機(jī)的測試、試驗(yàn)前提及程序，甚至以此為根據(jù)更換分歧格的元器件供貨商。因而，失效分析對加快電子元器件的研制速度，進(jìn)步元器件和整機(jī)的成品率和可靠性有重要意義。
失效過程是一個十分復(fù)雜的過程，特別是機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)種類繁多，結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，系統(tǒng)內(nèi)部之間、系統(tǒng)之間鉸鏈耦合性強(qiáng)，金屬構(gòu)件工作條件惡劣、復(fù)雜，失效后疑點(diǎn)較多，分析難度也大，這就要求失效分析人員具有一定深度的理論知識且知識面要廣，同時還應(yīng)具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
