電子元器件技術發展與失效分析

徐建民 唐山國芯晶源電子有限公司

在信息技術時代，電子設備的作用不言而喻。人們日常工作與生活已經離不開電子設備的輔助。隨著技術的進步，電子產品質量大大提升，功能也越來越豐富強大，給人們帶來了極大的便利。在此背景下，提高電子產品質量變得更為重要，電子元器件失效分析作為提高元器件質量的重要方法，明確失效性質與原因，提高對電子元器件失效預防，對提升電子元器件使用性能和可靠性非常關鍵。

一、電子元器件失效分析原則與基本程序

（一）失效分析的基本原則

電子元器件的失效分析不會對元器件本身造成損壞，而是通過非破壞性檢查，對元器件進行逐層分析。如果在電子元器件失效原因無法利用非破壞方法進行驗證，就需要通過深層分析檢驗來確認失效的具體原因。失效分析是電子元器件失效數據獲取的主要渠道，因此必須確保分析過程的科學合理，避免遺漏失效原因，影響電子元器件失效預防[1]。在進行失效分析前需要編制方案，外檢完成后進行通電檢查，分析應從外部開始，逐漸進入設備內部，由靜態逐漸進入動態，先宏觀后微觀，從不同角度分析失效原因，必要時可以采取破壞性檢測。

（二）失效分析基本程序

在進行失效分析前，首先需要對失效對象確認，完成樣品制備與保存，然后進行相關檢查和電性分析。在分析完成后對電子元器件內部結構分析并進行可靠性測試，然后開封并剝層。最后，對電子元器件失效點進行確認，通過分析確認其失效原因與機理，然后針對電子元器件失效機理制定有效的預防措施，避免電子元器件發生重復性失效。

二、電子元器件失效分析技術方法

（一）失效現象確認

電子元器件失效分析前，首先需要確認其是否失效。電子元器件失效表現為：連接性失效、功能失效和電參數失效。這是那種宏觀上的失效現象存在一定的聯系。在無損測試中，需要按照一定的測試標準給電子元器件施加電應力，在不破壞電子元器件的前提下判定元器件本身是否存在缺陷問題。在失效分析中，可以通過增加電應力，改變電子元器件失效模式，從而使失效問題更為嚴重，用以更好的分析其失效機理[2]。在電子技術高速發展的前提下，電子元器件功能越來越復雜，其失效分析難度也大大增加，需要通過信息技術編程軟件輔助完成，提高失效分析的精確性。

（二）樣品制備與保存

為了滿足電子元器件失效分析要求，需要在失效樣品制備完成后進行妥善的保存，便于更好的完成失效分析。樣品的保存需要結合元器件封裝材料的特點，最大程度提高保存效果。例如，可以通過鈍化層技術進行樣品的保存。但是不同的保存方法都會一定程度上影響電子元器件，鈍化層技術就會造成元器件的腐蝕，而且具有不可靠性。因此在樣品保存時需要考慮到保存方法對樣品的影響，避免影響失效分析的可靠性。

（三）電性分析

電性分析的主要作用是輔助完成失效點定位。其中以 OBIRCH技術最為常見。該技術應用于電子元器件失效分析，能夠通過激光主動感知到電子元器件電阻變化，從而對電子元器件失效點進行可靠定位[3]。除此之外，電性分析還包括液晶熱點檢測技術等。這些技術的應用能夠為電子元器件失效點定位提供可靠的技術參考，提高失效原因分析的全面性，為失效機理分析提供幫助。

三、集成電路發展給失效分析帶來的挑戰

（一）失效定位與電測

集成電路發展給失效分析帶來了更大的挑戰，在集成電路中，失效點定位與電測更為困難。失效分析的目的是通過分析過程來確定電子元器件的失效部位。但是集成電路本身具有一定的復雜性和系統性，所以在失效分析過程中影響因素更多，失效定位更加困難。大量的電子元件集成在一起，在失效分析中可能出現其他的失效模式，從而造成失效分析的不準確，這也是未來失效分析所必須迎接的挑戰[4]。

（二）新材料的處理

在失效分析匯總，逐層剝除電路是無力分析非常重要的過程，但是隨著新材料的出現，在剝離過程中的難度更大，傳統的半導體材料具有非常成熟的剝除方法，但是新材料應用時間短，剝離技術不成熟，或者新材料與集成電路其他介質聯系緊密，如果強行剝除可能會帶入新的失效模式，導致失效分析不嚴謹。總之，新材料的出現與應用會提高集成電路失效分析的難度。

四、結束語

綜上所述，電子元器件失效分析是對集成電路可靠性測試的重要方法。常規失效分析以非破壞試驗為主，通過測試確定電子元器件失效點，分析其失效機理。如果無法分析確定，可以采取破壞性測試方法。在失效分析中，需要確保分析的準確性，避免電子元器件過程處理不當出現新的失效模式，影響分析結果。通過失效分析能夠有效預防失效問題發生，為集成電路工作的穩定性與可靠性提供保障。