電子元器件失效分析，是指對(duì)電子元器件在使用過程中出現(xiàn)的故障或失效進(jìn)行分析和研究的過程。它通過對(duì)失效的元器件進(jìn)行檢測(cè)、測(cè)試、分析和評(píng)估，找出失效的原因，并提出相應(yīng)的解決方案，以確保電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

電子元器件失效分析常見技術(shù)

1. 無損分析（X-RAY無損檢測(cè)）

1.1 原理：基于不同物質(zhì)對(duì)輻射的減弱和吸收特性，利用射線照相技術(shù)來產(chǎn)生一個(gè)物體的多個(gè)二維圖像，結(jié)合計(jì)算機(jī)信息處理和圖像重建技術(shù)，實(shí)現(xiàn)樣品的無損3D成像。

1.2 應(yīng)用：X-RAY無損檢測(cè)（照CT）主要用于電子器件、高分子材料、復(fù)合材料、金屬材料以及能源材料等樣品?？蓪?shí)現(xiàn)樣品的內(nèi)部及外部測(cè)量、芯片結(jié)構(gòu)斷層掃描、外形尺寸分析比對(duì)、壁厚分析、缺陷查找與分析、纖維取向分析和科研開發(fā)。

2. 電性分析（電性能測(cè)試）

2.1 探針臺(tái)系統(tǒng)：探針臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)主要是為了驗(yàn)證及量測(cè)半導(dǎo)體電子元件的參數(shù)與特性，如電壓-電流(I-V)、電容-電壓(C-V)特性曲線、電阻、電容、電感值量測(cè)或訊號(hào)波形等，借此了解元件的失效行為以推測(cè)可能的故障機(jī)制，在COMS晶體管、分立器件、功率器件、晶圓級(jí)測(cè)試、可靠性驗(yàn)證、LED、OLED、LCD等領(lǐng)域用途廣泛。

2.2 自動(dòng)曲線追蹤儀ACT：利用SMU供應(yīng)電壓或電流，驗(yàn)證與量測(cè)半導(dǎo)體組件特性(Diode I-V Curve、MOSFET特性曲線等)，可協(xié)助驗(yàn)證及量測(cè)半導(dǎo)體電子組件的參數(shù)與特性，如：電容-電壓、電壓-電流、電阻、電容、電感和訊號(hào)波形等，借此了解組件的失效行為以利后續(xù)的分析動(dòng)作，常應(yīng)用于器件開短路測(cè)試等。

3. 樣品制備（開蓋檢測(cè)）

3.1 開蓋檢測(cè) 

3.1.1 定義：開封Decap，也稱開蓋、開帽，指對(duì)完整封裝的IC 做局部處理，使得IC可以暴露出來，同時(shí)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(cè)試（如FIB，EMMI）。開封范圍包括普通封裝、COB、BGA、QFP、QFN、SOT、TO、DIP、BGA、陶瓷、金屬等其它特殊封裝。

3.1.2 化學(xué)開封：高分子的樹脂體在熱的濃硝酸（98%）或濃硫酸作用下，被腐去變成易溶于丙酮的低分子化合物，在超聲作用下，低分子化合物被清洗掉，從而露出芯片表層。此方法適用于塑料封裝的非銀線類產(chǎn)品，去除塑封方便快捷，并且芯片表面干凈。

3.1.3 機(jī)械開封：對(duì)于金屬類管殼通常采用手動(dòng)研磨開封，即用砂紙研磨去掉表面金屬蓋，露出內(nèi)部芯片；有些器件需要感光，因此采用透明玻璃封裝，此類產(chǎn)品通?？梢圆捎眉訜岱?，用專業(yè)道具從密封處翹開，使上下部分脫離，達(dá)到開封目的。

3.1.4 激光開封：將IC置于激光開封機(jī)載物臺(tái)上，通過信號(hào)燈使焦點(diǎn)定位到器件表面，繪制所需圖形，設(shè)置合適激光能量和鐳射次數(shù)，對(duì)指定區(qū)域鐳射，以起到樣品減薄、鐳射出二焊點(diǎn)、鐳射至基板的目的。

面對(duì)紛繁復(fù)雜的器件，開封常采用上述技術(shù)方法的一種或多種，從而達(dá)到較好的開封效果。

3.2芯片去層

3.2.1 定義：芯片去層即Delayer,去層技術(shù)廣泛應(yīng)用于芯片生產(chǎn)、失效分析、和逆向設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。去層技術(shù)可分為干法去層和濕法去層。干法去層法主要是利用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)設(shè)備或者機(jī)械研磨進(jìn)行去層。濕法去層法是利用特定的化學(xué)溶液與所需去除的薄膜層發(fā)生反應(yīng)，使反應(yīng)的生成物溶于溶液，而與該溶液不發(fā)生或者較微弱反應(yīng)的薄膜層得以保留的方法。通過交互使用不同處理方式（離子蝕刻、化學(xué)藥液蝕刻 、機(jī)械研磨），使芯片本身多層結(jié)構(gòu)(Passivation、Metal、IDL)可逐層去除。透過芯片研磨與去層，可逐層檢查是否有缺陷，能清楚解析出每一層電路布線結(jié)構(gòu)，為后續(xù)分析提供技術(shù)支持。

3.2.2 鈍化層去除：鈍化層主要成分是氮化硅，具有致密性和化學(xué)穩(wěn)定性，常覆蓋在最外層，起到保護(hù)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用。通常采用離子刻蝕機(jī)去除，在射頻電源驅(qū)動(dòng)下，在上下電極間形成電壓差，產(chǎn)生輝光放電，反應(yīng)氣體被電離成等離子體。等離子體中游離基與被刻蝕材料發(fā)生反應(yīng)，生成能夠由氣流帶走的揮發(fā)性化合物，從而實(shí)現(xiàn)各向異性刻蝕。

3.2.3 金屬層去除：金屬層一般為鋁，并摻雜了少量硅、銅元素。稀釋后的稀硝酸，硫酸，鹽酸均可以去除鋁層而不腐蝕四周的介質(zhì)層。

3.2.4 介質(zhì)層去除：介質(zhì)層的主要成份是二氧化硅，一般由較多膜層組成，不同層次成膜方法不同，部分層次需要摻雜其他元素，因此各個(gè)薄膜層次的去除速率不一致，可采取研磨法去除，對(duì)研磨水平要求較高。

4. 失效點(diǎn)定位分析

4.1 顯微紅外熱點(diǎn)定位測(cè)試系統(tǒng)Thermal EMMI(InSb）：利用高靈敏度之InSb detector偵測(cè)IC在通電狀態(tài)下，缺陷位置所產(chǎn)生之熱輻射的分布，定位出失效所在位置。

4.2 微光顯微鏡EMMI(InGaAs）：當(dāng)半導(dǎo)體元件由于過多電子-電洞對(duì)相結(jié)合并以光子形式呈現(xiàn)，而被EMMI 偵測(cè)到，從而定位出亮點(diǎn)，進(jìn)而推知電路中的缺陷位置。

4.3 共聚焦激光分析儀(OBIRCH)：利用波長為1340nm的鐳射掃描IC，造成掃描點(diǎn)被局部加溫的作用，給予一個(gè)直流定電壓，元件會(huì)因溫度變化而產(chǎn)生阻值變化，OBIRCH便可借著偵測(cè)電流變化定出IC可能的故障位置。

半導(dǎo)體芯片經(jīng)開封后未見異常的，常借助熱點(diǎn)定位設(shè)備測(cè)試，確定內(nèi)部缺陷位置以便于后續(xù)分析。

5. 物性分析

5.1 掃描電子顯微鏡（SEM）：把聚焦得很細(xì)的電子束以光柵狀掃描方式照射到試樣上，通過對(duì)電子與試樣相互作用產(chǎn)生的二次電子、背散射電子等，加以收集和處理從而獲得微觀形貌放大像。

5.2 聚焦離子束掃描電子顯微鏡（FIB）：利用靜電透鏡將離子束聚集成極小尺寸的顯微切割技術(shù)，能做芯片電路修改、定點(diǎn)剖面與SEM觀察、穿透式電子微鏡 (TEM) 試片制備、材料鑒定、Probing Pad等測(cè)試。

5.3 透射電子顯微鏡（TEM）：經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像。

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