ESD失效分析
ESD引起集成电路损坏原理模式及实例
ESD引起集成电路损坏原理模式及实例一.ESD引起集成电路损伤的三种途径(1)人体活动引起的摩擦起电是重要的静电来源，带静电的操作者与器件接触并通过器件放电。
(2)器件与用绝缘材料制作的包装袋、传递盒和传送带等摩擦，使器件本身带静电，它与人体或地接触时发生的静电放电。
(3)当器件处在很强的静电场中时，因静电感应在器件内部的芯片上将感应出很高的电位差，从而引起芯片内部薄氧化层的击穿。
或者某一管脚与地相碰也会发生静电放电。
根据上述三种ESD的损伤途径，建立了三种 ESD损伤模型：人体带电模型、器件带电模型和场感应模型。
其中人体模型是主要的。
二.ESD损伤的失效模式(1)双极型数字电路a.输入端漏电流增加b.参数退化c.失去功能，其中对带有肖特基管的STTL和LSTTL电路更为敏感。
(2)双极型线性电路a.输入失调电压增大b.输入失调电流增大c.MOS电容(补偿电容)漏电或短路d.失去功能(3)MOS集成电路a.输入端漏电流增大b.输出端漏电流增大c.静态功耗电流增大d.失去功能(4)双极型单稳电路和振荡器电路a.单稳电路的单稳时间发生变化b.振荡器的振荡频率发生变化c.R.C连接端对地出现反向漏电。
三.ESD对集成电路的损坏形式a.MOS电路输入端保护电路的二极管出现反向漏电流增大b.输入端MOS管发生栅穿c.MOS电路输入保护电路中的保护电阻或接触孔发生烧毁d.引起ROM电路或PAL电路中的熔断丝熔断e.集成电路内部的MOS电容器发生栅穿f.运算放大器输入端(对管)小电流放大系数减小g.集成电路内部的精密电阻的阻值发生漂移h.与外接端子相连的铝条被熔断i.引起多层布线间的介质击穿(例如：输入端铝条与n+、间的介质击穿)四.ESD损伤机理(1)电压型损伤a.栅氧化层击穿(MOS电路输入端、MOS电容)b.气体电弧放电引起的损坏(芯片上键合根部、金属化条的最窄间距处、声表面波器件的梳状电极条间)c.输入端多晶硅电阻与铝金属化条间的介质击穿d.输入/输出端n+扩区与铝金属化条间的介质击穿。
ESD的物理失效分析及放电路径的研究
ａｖ ｎｅ ｇｎ ｓｒｍｅｔ ｕｔ ｉｅ Ｅ ａ ｄＦ ， ｓｓｅ ｔ ｈ ｓ ａ ｆｉ ｒ ｎ ｌｓ ａ ｅａ ｐｉ ｏｄｓｉ ｕｓ ｄ ａｃｄｉ ｉ ｉ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｕ ｎ ｓ ｌ Ｍ ｎ Ｉ ａ ｙｔｍａｉ ｐ ｙｉ ｌａｌ ｅａａｙｉ ｃｎｂ ｐ ｌ ｄｔ ｉ ｎ ｉ ｊ ｋ Ｓ Ｂ ｃ ｃ ｕ ｓ ｅ ｔ ｇ ｈ
脚施 以交 流 电压 ， 量 测 曲线 。正 常 、 路 、 路 、 电 短 开 漏
由静电放电（ Ｓ ） Ｅ Ｄ 导致半导体器件的失效通常情况下
路性 能和提高 Ｅ Ｄ防护等级有着重要参考作用 。 Ｓ
关键词 ：电过力 ；静电放电 ；失效分析 ；失效 机理 ；Ｐ Ｎ结退化
中 图分 类 号 ：Ｔ ５ 献 标 识 码 ：Ａ Ｎ９ ６文
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｙ ｉａ ａｌ ｒ ｎ ｌ ｓｓａ ｓ ｈ ｒ ｅ ｒ ｕ ｅｏ Ｄ ｓ ａ ｃ ｆｐｈ ｓｃ ｌｆ ｉｕ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｎｄ ｄｉｃ ａ ｇ ｏ ｔ ｆＥＳ
ｅ ｈ ｔｃ ｌｙ ａ ｄ ｄ ｕ ｅ ｒ ｂ ｂ ｅ ＥＳ ｐ ｔ ｃ ｏ ｄ ｎ Ｏ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｅ ｔ ｒ ｓ ｌ Ｔｈ ｓ ａ ａ ｙ ｉ ｍ ｅ ｈ ｄ ｂ ｎ ｆ ｓ ｔ ｅ ｍｐ ａ ｉａ ｌ ｎ ｅ ｃ ｄ ａ ｐ ｏ ａ ｌ Ｄ ａ ｈ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｅ ｕ ｔ ｄ ｍ ． ｉ ｎ ｌ ｓｓ ｔ ｏ ｅ ｅｉ ｈ ｔ
ｉ ｐ ｏ ｅ ｎ ｆｔ ｅＥ Ｄ ｉｃ ｉ ｐ ｒｏｍａ ｃ ｎ ｃｅ ｓ ｓＥＳ Ｌｅ ｅ． ｍ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｈ Ｓ ｃｒｕｔ ｅ ｆｒ ｎ ｅａ ｉ ｒａ ｅ Ｄ ｖ １ ｄ ｎ
Ｋｅｗ ｒｓＥ ；Ｅ Ｄ；ｆｉ ｒ ｎ ｌｓ ；ｆ ｌｒ ｃ ａｉ ｙ ｏｄ ：ＯＳ Ｓ ａｌ ｅａ ａ ｉ ａ ｕｅｍｅｈ ｎｓ ｕ ｙｓ ｉ ｍ；Ｐ ｎｔ ｎｄ ｇａ ａｉ Ｎ ｊ ｃｉ ｅ ｒｄ ｔ ｎ ｕ ｏ ｏ
ESD失效分析FA及案例介绍
2021/2/4
31
谢谢！
• 软失效：漏电流（例如10-9－－－10-6），峰值电流等，外观上无法 看出，可以使用CURVE TRACER、semiconductor parametric analyser测 量出，并分析失效部位
• 潜在失效：很难观察到。主要是specification下降、电学特性退化、寿 命降低。典型的是介质的局部损伤（例如time-dependent dielectric breakdown (TDDB) of gate oxide layers,并伴随漏电流增加，阈值电压漂 移，功率容量下降等）
2021/2/4
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(3)各种测试的校准和比对性
• 实际上使用TLP/HBM等的结果很多情况下是不一致的，即使一样的设 备和测试方法有时候重复性也不是很好。ESDA：硬盘驱动IC、音频IC 、数据通信接口IC、汽车电子IC，0.9、1.2、1.5工艺
一般： TLP的IT2×1500＝HBM
MM×92＝HBM
2021/2/4
3
2021/2/4
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(1)一般的失效机理
失效分析的手段： （1）形貌观察： • 光学显微镜：最常用，观察器件的表面和逐层剥除的次表面。对于光学显
微镜放大倍数是500倍，使用冶金显微镜可以达到1000倍，使用特殊的液 体透镜技术，可以达到1500倍，1000-1500可以观察到1微米线宽缺陷。 • SEM：更高倍数15000倍，使用背散射二次电子和样品倾斜台还可以获得 一定的三维图像），存在电荷积累，可以使用扫描离子显微镜SIM，TEM ：更高的解析度。可以观察缺陷位错。不需要真空的可以用AFM：会受到 表面电荷等的影响。 • 对于需要透视观察的，平面的可以用SAM（电声显微镜，特别是铝钉）， 三维的可以用X射线显微镜，或者使用RIE：反应离子刻蚀，逐层剥除观察 。 • FIB：聚焦离子束，用离子束代替电子束观察显微结构，可以透视剥除金 属或者钝化层观察，所以FIB也可用于VLSI的纠错（可以加装能谱）
电子元器件的失效分析
电子元器件的失效分析随着人们对电子产品质量可靠性的要求不断增加，电子元器件的可靠性不断引起人们的关注，如何提高可靠性成为电子元器件制造的热点问题。
例如在卫星、飞机、舰船和计算机等所用电子元器件质量可靠性是卫星、飞机、舰船和计算机质量可靠性的基础。
这些都成为电子元器件可靠性又来和发展的动力，而电子元器件的实效分析成为其中很重要的部分。
一、失效分析的定义及意义可靠性工作的目的不仅是为了了解、评价电子元器件的可靠性水平，更重要的是要改进、提高电子元器件的可靠性。
所以，在从使用现场或可靠性试验中获得失效器件后，必须对它进行各种测试、分析，寻找、确定失效的原因，将分析结果反馈给设计、制造、管理等有关部门，采取针对性强的有效纠正措施，以改进、提高器件的可靠性。
这种测试分析，寻找失效原因或机理的过程，就是失效分析。
失效分析室对电子元器件失效机理、原因的诊断过程，是提高电子元器件可靠性的必由之路。
元器件由设计到生产到应用等各个环节，都有可能失效，从而失效分析贯穿于电子元器件的整个寿命周期。
因此，需要找出其失效产生原因，确定失效模式，并提出纠正措施，防止相同失效模式和失效机理在每个元器件上重复出现，提高元器件的可靠性。
归纳起来，失效分析的意义有以下5点：（1）通过失效分析得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。
（2）通过了解引起失效的物理现象得到预测可靠性模型公式。
（3）为可靠性试验条件提供理论依据和实际分析手段。
（4）在处理工程遇到的元器件问题时，为是否要整批不用提供决策依据。
（5）通过实施失效分析的纠正措施可以提高成品率和可靠性，减小系统试验和运行工作时的故障，得到明显的经济效益。
二、失效的分类在实际使用中，可以根据需要对失效做适当的分类。
按失效模式，可以分为开路、短路、无功能、特性退化（劣化）、重测合格；按失效原因，可以分成误用失效、本质失效、早期失效、偶然失效、耗损失效、自然失效；按失效程度，可分为完全失效、部分（局部）失效；按失效时间特性程度及时间特性的组合，可以分成突然失效、渐变失效、间隙失效、稳定失效、突变失效、退化失效、可恢复性失效；按失效后果的严重性，可以分为致命失效、严重失效、轻度失效；按失效的关联性和独立性，可以分为关联失效、非关联失效、独立失效、从属失效；按失效的场合，可分为试验失效、现场失效（现场失效可以再分为调试失效、运行失效）；按失效的外部表现，可以分为明显失效、隐蔽失效。
集成电路中esd失效机理分析
静电放电是一个复杂多变的随机过程，同时静电放电有许多不同的放电形式，产生静电放电的静电源多种多样，而且同一静电源对不同的物体放电时产生的结果也不一样，会受气候、环境等条件的影响，不利于得到具有重复性的放电结果，难以有效地对ESD的效应和危害进行止确的评估。但是根据不同场合静电放电的主要特点可以建立相应的静电放电模型，模拟静电放电的主要特征。
基于ESD产生的原因及其对集成电路放电的不同方式，通常将静电放电事件分为以下几类模型：人体模型(HBM)、机器模型(MM)、带电器件模型(CDM)、传输线脉冲模型(TLPM)等。
(1)人体模型(Human Body Mode--HBM)
当带有静电的人体或其他物体与IC管脚接触，储存于人体之中的电荷将转移到IC上，使其带电，或通过IC对地放电，这种ESD用人体放电模型来描述。该放电过程会在几百ns时间内产生数安培的瞬间放电电流，将IC内的器件烧毁。
静电是一种电能，它存在于物体表面，是正负电荷在局部失衡时产生的一种现象。静电现象是指电荷在产生与消失过程中所表现出的现象的总称，如摩擦起电就是一种静电现象。静电产生原因放电危害
由于物体间的接触分离(如摩擦、剥离、撕裂和搬运中的碰撞等)或电场感应，都会因物体之间或物体内部带电粒子的扩散、转移或迁移而形成物体表面电荷的积聚，即呈现带电现象。这种现象的存在，有可能导致物体表面电荷对空气中带异性电荷的微粒子尘埃的吸引造成电子敏感元器件绝缘性能的降低、结构腐蚀或破坏。当外界条件适宜时，这种积聚电荷还会产生静电放电，使元器件局部破损或击穿，严重时，还会引起火灾、爆炸等。曾报道某厂在修理程控交换机上的半导体集成电路时因静电引起爆炸事故的文章[1]。应当指出，静电引起电子元器件局部结构破损和性能降低，是对元器件使用寿命的一种潜在威胁，因为它难于检验，故造成事故的随机性更大，并且易于与其他失效原因混淆而被掩盖。
由版图引起的CMOSESD保护电路失效的分析
由版图引起的CMO S ESD保护电路失效的分析陶剑磊,方培源,王家楫(复旦大学国家微分析中心,上海200433)摘要:ES D保护电路已经成为C MOS集成电路不可或缺的组成部分,在当前C MOS IC特征尺寸进入深亚微米时代后,如何避免由ES D应力导致的保护电路的击穿已经成为C MOS IC设计过程中一个棘手的问题。
光发射显微镜利用了IC芯片失效点所产生的显微红外发光现象可以对失效部位进行定位,结合版图分析以及微分析技术,如扫描电子显微镜SE M、聚焦离子束FI B等的应用可以揭示ES D保护电路的失效原因及其机理。
通过对两个击穿失效的C MOS功率ICES D保护电路实际案例的分析和研究,提出了改进ES D保护电路版图设计的途径。
关键词:C MOS IC;静电放电;失效分析中图分类号:T N306 文献标识码:A 文章编号:10032353X(2007)1121003204Study of Layout2I nduced F ailure in ESD Protection Circuit in CMOS ICT AO Jian2lei,FANG Pei2yuan,WANGJia2ji(National Micro2Analysis Center,Fudan Univer sity,Shanghai200433,China)Abstract:ES D(electrostatic discharge)protection circuit is an indispensable part in C MOS IC.It is a hard problem to av oid over2ES D2stress2induced breakdown in the protection circuit with the deep sub2micron characteristic dimensions of C MOS IC.Photon emission microscopy(PE M)is an efficient tool to localize the y out analysis and micro2analysis methods such as scanning electron microscopy(SE M)and focused ion beam(FI B)were used to find out the cause and the m ode of the failure in ES D protection circuit.T w o cases of breakdown in ES D protection circuit in C MOS power IC were studied,and s ome methods to im prove the lay out design of ES D protection circuit were proposed.K ey w ords:C MOS IC;ES D;failure analysis1 引言静电放电(ES D)是两个靠近的带电体之间电荷再次平衡的过程,当带静电的人或物体与MOS 器件的引脚接触,并通过器件向地或者其他物体放电时,高电压及其产生的大电流可能造成器件的损伤。
基于工业数据挖掘的ESD软失效分析
现代电子技术Modern Electronics TechniqueMay 2024Vol. 47 No. 102024年5月15日第47卷第10期静电是一种存在于物体表面、正负电荷在局部失衡时产生的现象, 是静止的或者相对静止的电荷，其对电子产品的危害主要表现是静电放电的高压或者高能量导致器件受损。
因此在电子产品生产制造过程，需要合适的静电防护技术和防护措施[1⁃3]。
为了进一步实时地监控所有防护措施是否有效，当前，很多电子制造企业部署了基于物联网技术的静电放电（Electro ⁃Static Discharge, ESD ）防护监控系统[4⁃5]，用于监控生产线的ESD 防护措施的有效性。
静电放电的损害往往只有10%的比例造成电子元器件即时完全失效，通常表现为短路、开路以及参数的严重衰变，超出其额定范围，器件完全丧失了其功能，本文称此类失效为ESD 硬失效（Hard ESD, H⁃ESD ）。
而另外的90%比例的静电损伤会潜伏下来, 造成积累效应[5]。
所以，一般情况下，一次ESD 不足以引起器件立即完全失效，但元件内部会存在某种程度的轻微损伤，通常表现为器件的电性能参数值在规格限内的偏差或漂移，造成此类器件处于“亚健康”状态，抗损伤的能力变弱。
由于这种ESD 轻微损伤并不明显，不易在生产过程中被检出，从而易被忽视，但这种元器件如果继续工作，随着工作时长带来的老化作用，极易出现失效，本文称此类现象为ESD 软失效（Soft ESD, S⁃ESD ）。
H⁃ESD 一般能在产品出货前的电学性能和功能检测中及时发现；而S⁃ESD 通常在出货给到客户甚至终端用户使用后DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.10.013引用格式：刘祖耀，张海贝，颜志强，等.基于工业数据挖掘的ESD 软失效分析[J].现代电子技术，2024，47（10）：69⁃72.基于工业数据挖掘的ESD 软失效分析刘祖耀1， 张海贝1， 颜志强1， 汪中博2， 司立娜1， 刘 路1（1.深圳长城开发科技股份有限公司， 广东 深圳 518025； 2.西安电子科技大学 机电工程学院， 陕西 西安 710071）摘 要： 针对电子产品出货后出现ESD 软失效而导致的退货现象，文章通过机器学习算法分析产品ICT 电性能测试参数、生产线ESD 防护监控数据和产品ESD 软失效的相关性。
电子产品失效分析技术
10 0
95
90
85
80
75
70
65
60 4 000
3 500
3 000
Condensed smear from compressed air
2 500
2 000
W av e num be rs (c m-1 )
1 500
1 000
失效分析技术与设备
内部无损分析技术
X-Ray透视观察 SAM—扫描声学显微镜 PIND—内部粒子噪声分析 气密性分析
结构
X射线源 屏蔽箱 样品台 X射线接收成像
系统
失效分析技术与设备
SAM
结构
换能器及支架 脉冲收发器 示波器 样品台水槽 计算机控制系统 显示器
失效分析技术与设备
成分分析技术 EDS—X射线能量色散谱 AES—俄歇电子能谱 SIMS—二次离子质谱 XPS—X光电子能谱 FTIR—红外光谱 GCMS—气质联用 IC—离子色谱 内腔体气氛检测分析
失效案例分析
继电器主要失效模式和失效机理
失效模式
接触失效
线圈失效
绝缘失效
表现形式 失效机理
接触电阻增大或时断时通、 线圈电阻超差、
触点粘结、触点断开故障、
线圈开路、
吸合/释放电压漂移.
线圈短路.
触点表面电化学腐蚀；触点表 面高温氧化；燃弧——破坏触 点表面,粘连,产生碳膜；触点 表面金属电迁移；内部多余物 残留；内部有机材料退化产生 多余物；触点动作撞击；谐振；
分立元件
集成电路
失效模式及分布
电阻器
电容器
失效模式及分布
继电器
按插元件
失效机理
1. 过应力失效
典型ESD防护器件失效机理
Abstract： Transient voltage suppression （ TVS） is used commonly in electronic circuit design as the ESD protection device，and its reliability would greatly impact on the safety of the whole circuit． The bidirectional TVS device PESD5V0U1BA is researched，the short － circuit failure mechanism of the device and its effects were researched by experiment and simulation． The results show that while the TVS device is applied high voltage，the SiO2 with defects would occur selfhealing punch － through； when the pn junctions of the device is punchthroughed，the TVS device would failure． After the two pn junctions of the TVS device are both punchthroughed，its IV characteristic would performance as the resistance characteristic． While the TVS device is failure，its clamp function can still be observed，and the clamp voltage is even lower，but the leakage current of the device has increased and it would influence the normal working of the protected circuit． Key words： transient voltage suppression （ TVS ） ； failure model； leakage current； second breakdown EEACC： 2000
ESD
ESD测试及原理介绍BYD Microelectronics ConfidentialMenu-11 2 3 4ESD基本介绍 ESD失效模式和失效机理 ESD测试模式，原理及测试方法 常见ESD保护结构及原理BYD Microelectronics Confidential一 ESD的基本介绍BYD Microelectronics Confidential背景在人们的日常工作生活中, 静电放电(ESD)现象可谓无处不在, 瞬间产生的上 升时间低于纳秒(ns)、持续时间可达数百纳秒且高达数十安培的电流, 会对手 机、 笔记本电脑等电子系统造成损伤。
对于电子系统设计人员而言, 如果没有采取适 当的ESD 保护措施, 所设计的电子产品就会有遭到损伤的可能。
静电放电( ESD, Electrostatic Discharge) 给电子器件环境会带来破坏性的后 果。
它是造成集成电路失效的主要原因之一。
随着集成电路工艺不断发展,互补 金属氧化物半导体( CMOS, ComplementaryMetal- Oxide Semiconductor) 的特 征尺寸不断缩小,金属氧化物半导体(MOS, Metal- Oxide Semiconductor)的栅氧 厚度越来越薄,MOS 管能承受的电流和电压也越来越小, 因此要进一步优化电路 的抗ESD 性能, 需要从全芯片ESD 保护结构的设计来进行考虑。
BYD Microelectronics ConfidentialESD的产生及影响一般来讲,一个充电的导体接近另一个导体时,就可能发生ESD。
首先,两个导 体之间会建立一个很强的电场,产生由电场引起的击穿。
两个导体之间的电压超 过它们之间空气和绝缘介质的击穿电压时,就会产生电弧。
在0. 7 ns～10. 0 ns 的时间里,电弧电流会达到几十安培,有时甚至超过100 A。
电弧将一直维持直到 两个导体接触短路或者电流低到不能维持电弧为止。
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Root Cause Analysis
Upon received, all the returned units were observed with fully covered of solder residue and in non ESD compliance packaging method according to the industry standard for ESD packaging. Production testing verified and confirmed 16 out of 20 returned units failed our product guaranteed specification while the remaining 4 returned units were unable to test due to damage during solder cleaning process prior production testing. Only SN10 and SN13 were selected for decapsulation. Under High Optical Scope inspection, no abnormality was observed on both SN10 and SN13. Liquid crystal fault isolation technique detected hot spot on both SN10 and SN13. Under FESEM inspection, damaged GaAs was observed on both SN10 and SN13.
2. 50 E- 02 电（ 流A ）
2. 00 E- 02
1. 50 E- 02
1. 00 E- 02
5. 00 E- 03
0. 00 E+ 00 0 2 4 6 8 10 12 14
- 5. 00 E- 03 反向电压（V）
由反向I－V特性确定失效机理
直线为电阻特性，pn结穿钉，属严重EOS 损伤。 反向漏电流随电压缓慢增大，pn结受EOS 损伤或ESD损伤。 反向击穿电压下降，pn结受EOS损伤或 ESD损伤。
0 .3 8 0 .4 6 0 .3 9 0 .4 0 .4 3 0 .4 4 0 .4 0 .4 0 .3 8 0 .4 0 .4 2 0 .4 1 0 .4 3 0 .4 3 M in : 0 .3 3 M a x : 0 .5 6
0 .7 6 0 .6 1 0 .7 1 0 .5 8 0 .6 8 0 .6 6 0 .6 7 0 .6 8 0 .8 0 .7 2 0 .6 8 0 .7 3 0 .6 3 0 .7 3 M a x : 0 .9
种类 应用优势 基本原理 X 射线透视象 观察材料高密度区的完 透 过 材 料 高 密 度 区 整性，如器件内引线断 X 射线强度衰减 裂 C-SAM 象 观察材料内部空隙，如 超 声 波 传 播 遇 空 气 芯片粘接不良，器件封 隙受阻反射 装不良
打开塑料封装的技术
去钝化层的技术
湿法：如用HF：H2O＝1：1溶液去SiO2 85％ HPO3溶液，温度160C去 Si3N4 干法：CF4和O2气体作等离子腐蚀去SiNx 和聚酰亚胺 干湿法对比
** F a ile d F a ile d ** ** F a ile d F a ile d F a ile d F a ile d F a ile d ** F a ile d F a ile d F a ile d F a ile d F a ile d F a ile d F a ile d F a ile d F a ile d N /A
各端口对地端/电源端的漏电流测试（或 I——V测试）,可确定失效管脚。<需要參 考DATASHEET>
由反向I－V特性确定失效机理
4. 50 E- 02 4. 00 E- 02 3. 50 E- 02 烧断电源端1 对地 烧断电源端2 对地 烧断电源端3 对地 未烧断电源端对地 3. 00 E- 02
DC Probing
DC Probing was carried out using parametric analyzer as shown in the figures below .
Fig. 3a: Good Unit, InputGnd: Normal IV characteristic observed
ESD敏感器件失效分析技术
2009-05-15
失效的概念
失效定义 1 特性剧烈或缓慢变化 2 不能正常工作 失效分析 對電子元器件失效原因診斷的過程叫失效 分析
失效模式的概念和种类
失效的表现形式叫失效模式 按电测结果分类：开路、短路或漏电、参 数漂移、功能失效
过电：pn结烧毁、电源内引线烧 毁、电源金属化烧毁
失效应力与失效模式的相关性
过电(EOS)：pn结烧毁、电源内引线烧毁、电 源金属化烧毁
静电(ESD)：MOS器件氧化层 击穿、输入保护电路潜在损伤 或烧毁
热：键合失效、Al-Si互溶、pn结漏电 热电：金属电迁移、欧姆接触退化 高低温：芯片断裂、芯片粘接失效 低温：芯片断裂
电子元器件失效分析的简单实用测试技术
1. Description of the Failure Mechanism 20 units of QFET-3010-TR1 were returned to Agilent Technologies by INTEL claimed to have electrical failure. a) Package Inspection Package Inspection was carried out under low optical scope as depicted in the figure below.
Root Cause Analysis
Based on the analysis, the leakage failure that encountered at gate-to-source is suspected to be electrostatic discharge damaged. Due to the sensitivity of this device towards electrostatic charges, Agilent Malaysia has implemented a comprehensive in house ESD control program to handle this product in the manufacturing. Customer is advised to follow the below ESD precaution steps for proper ESD protection.
X-Ray Inspection Inspection
X-ray inspection was carried out as depicted in the figure below:
Fig 2: No abnormality was observed.
Production Testing
Production testing was performed on the returned units @ freq=2.0 GHz, room temperature, Vds=2.7V, Ids=10mA and the test results are shown in the table below.
形貌象技术
光学显微术：分辨率3600A，倍数1200X 景深小，构造简对多层结构有透明性，可不制样 扫描电子显微镜：分辨率50A，倍数10万 景深大，构造复杂 对多层结构无透明性，需制样
ESD 失效實例
怎么判定一個元件為ESD 損傷
Microsoft Word 文件
Problem Analysis
由反向I－V特性确定失效机理
反向击穿电压不稳定：芯片断裂、芯片受 潮
无损失效分析技术
无损分析的重要性 (从质检和失效分析两 方面考虑) 检漏技术 X射线透视技术 X 用途：观察芯片和内引线的完整性 反射式扫描声学显微技术 用途：观察芯片粘接的完整性，微裂纹， 界面断层
X射线透视与反射式声扫描比较
1 7 .6 5 1 7 .8 7 1 7 .5 9 1 7 .8 5 1 7 .6 7 1 7 .4 1 7 .4 8 1 7 .5 5 1 3 .3 9 1 7 .3 4 1 7 .4 7 1 7 .3 9 1 7 .6 6 1 7 .3 3 M in : 1 5 .5 M a x : 1 8 .5
F ig 1 : N o a b n o r m a lity w a s o b s e rv e d o n th e r e tu rn e d u n its .
F ig 1 .2 : N o n -E S D c o m p lia n c e p a c k a g in g m e th o d a c c o rd in g to th e in d u s try s ta n d a rd fo r E S D p a c k a g in g
S /N
V g s (V )
N F (d B )
G a in (d B )
Ig s s @ V g d = V g s = - 2 .7 V (u A ) ---
R e m a rk
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Test Spec 0 .3 8 0 .3 8 0 .7 3 0 .7 6 1 7 .4 6 1 7 .6 2
静电：MOS器件氧化层击穿、输入保护电 路潜在损伤或烧毁 热：键合失效、Al-Si互溶、pn结漏电 热电：金属电迁移、欧姆接触退化 高低温：芯片断裂、芯片粘接失效 低温：芯片断裂