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。

（5）观察失效产品的外观和芯片分层情况，看是否有存在破裂、裂缝、鼓泡膨胀等情况。

（6）开冒分析。开冒分析是破坏性试验，产品开冒之后不能再恢复，因此必须放在外部非破坏性分析进行完毕之后进行。开冒一般会采用自动开冒机，手工开冒由于安全性不好、稳定性不足和对人身存在伤害而逐渐被取代。开冒之后，一般会结合带显微镜之分析探针台，观察切开剖面之金丝、金球、表面铝线是否有受伤，芯片是否有裂缝，光刻是否不良,芯片名是否与布线图芯片名相符。同时会采用探针测试和分析，以了解芯片内部的Wire bonding是否良好，Pad和Metal 的接触是否OK、相关Pad间的电性能参数（导通电压、阻抗、电容等）是否正常。这部分的电性测试可以用”探针台+Curve Tracer”来完成。

（7）对开帽后漏电流偏大的IC产品，可以采用探针台的LC液晶漏电分析功能，以方便查找漏电点。

（8）找出相关失效点之后，失效分析基本完成。撰写失效分析报告，通知相关的责任部门进行改进。