多種試驗(yàn)技術(shù)可以用來幫助失效分析師確定失效原因。失效分析師根據(jù)專業(yè)知識(shí)，聯(lián)合運(yùn)用各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)分析斷裂源處的失效起因、材料異常、操作損害。為避免爭論，通常有必要使用現(xiàn)代試驗(yàn)工具，尋找支持簡單試驗(yàn)得出結(jié)果的進(jìn)一步的證據(jù)。失效分析師的才能在于選擇正確類型的測(cè)試和檢查，開展這些測(cè)試和檢查的順序也很重要。

1、視覺檢查

視覺檢查是失效分析的diyi步，也是很重要的一步。有經(jīng)驗(yàn)的人員憑借肉眼仔細(xì)檢查失效零部件的缺陷可以得到大量信息?？赡芡ㄟ^研究斷口表面shou選大概確定失效類型（塑性、脆性、疲勞等等），也有可能通過研究斷口形貌定位裂紋起源位置。

檢查斷口起源和縱剖面組織會(huì)提供引起裂紋萌生的異?；驌p傷的線索，常用體視顯微鏡和放大鏡協(xié)助肉眼尋找細(xì)節(jié)線索。

2、無損檢測(cè)

對(duì)失效部件進(jìn)行無損檢測(cè)，并結(jié)合未使用的部件的檢測(cè)結(jié)果，可以提供缺陷類型信息、從部件生產(chǎn)階段上遺留下來的缺陷和服役期間缺陷的產(chǎn)生。滲透檢測(cè)、射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)是提供這些信息的有效技術(shù)。無損檢測(cè)的目的是分析一些跡象，并且區(qū)分主要缺陷與二次損傷。若需要，殘余應(yīng)力測(cè)量也會(huì)給出有用的信息。

3、斷口分析

掃描電子顯微鏡（SEM），由于具有大的景深和分辨率，因此是失效分析的重要工具并且被譽(yù)為失效分析師的眼睛。通過SME進(jìn)行斷口檢查，失效模式、裂紋起源、引起失效的異常等等可以準(zhǔn)確定義。在部件自由表面產(chǎn)生的缺陷，由于SEM具有高的景深，裂紋起源處和斷裂特征可以同時(shí)檢查以確定損傷類型和裂紋萌生處的異常。

4、顯微分析

能譜分析設(shè)備，作為所有現(xiàn)代SEM可用的附件，可以用來分析失效件的材料成分，以確定可能在起源處出現(xiàn)的雜質(zhì)、渣坑、腐蝕產(chǎn)物、外來沉積等物質(zhì)的組成元素。在粗糙表面產(chǎn)生的分析信息應(yīng)小心使用，根據(jù)EDS產(chǎn)生的成分信息的分析特點(diǎn)，如波譜分析（WDS）的互補(bǔ)技術(shù)可以用來分析EDS能譜中能級(jí)重合的元素，如含鉬合金中的硫。電子探針（EPMA）是定量分析微觀結(jié)構(gòu)特征的極有用的技術(shù)。電子探針產(chǎn)生的感興趣位置的X射線圖像，如渣坑、腐蝕產(chǎn)物、氧化物等等，為定義感興趣特征區(qū)域的源或機(jī)理的信息。俄歇電子譜（AES）是一項(xiàng)極好的技術(shù)，用于原位定義斷口試樣上的脆性特征。由磷、錫、砷、銻在原奧氏體晶界偏析引起的回火脆性和由硫在原奧氏體晶界處析出的脆性硫化物，是非常多可以用AES明顯識(shí)別的情況中的兩種。

5、化學(xué)分析

在材料成分與規(guī)定有一定程度偏差是主要失效原因的情況下，有必要精確確定失效組分的組成。有很多基于原子吸收和發(fā)射原理的分析方法都可以用于元素含量的估測(cè)，在含量為百分之幾十至十億分之幾的范圍內(nèi)。

X射線熒光譜分析方法（XRF）用于工廠分析而控制熔體成分和原材料分析，因?yàn)檫@種方法容易同時(shí)分析一個(gè)固體樣品上的大量元素。原子吸收光譜和它的現(xiàn)代變種廣泛用于精確測(cè)試，特別是對(duì)于痕量元素的分析。氫、氧、氮通過真空和惰性氣體熔融技術(shù)，碳和硫通過燃燒方法。

6、微觀組織檢測(cè)

失效件的微觀組織提供了有價(jià)值的信息。眾所周知微觀組織決定了力學(xué)性能以及金屬材料的斷裂行為，這又與成分、熱處理過程相關(guān)。通過仔細(xì)研究微觀結(jié)構(gòu)，可能找到成分設(shè)計(jì)、工藝、熱處理的缺點(diǎn)。微觀結(jié)構(gòu)損害在很多情況下不是非常明顯，因此一個(gè)失效分析師必須受訓(xùn)以確定他們。晶界薄膜和孔洞、不合適的第二相分布、脆性相的存在、表面損傷（由氧化、腐蝕、磨損和侵蝕）、非金屬夾雜、縮孔等等，是可以較容易通過金相檢查確定的缺陷中的一些。有時(shí)，可能有必要通過一些材料特定的測(cè)試，尋找所觀察到不正常微觀組織的支持和確定性的證據(jù)。失效分析過程中產(chǎn)生的一些情況，光學(xué)顯微鏡的分辨率和放大倍數(shù)不適合檢查特別細(xì)小的微觀組織細(xì)節(jié)。例如，殘余奧氏體在板條邊界處轉(zhuǎn)化為碳化物引起時(shí)效馬氏體脆性，或鎳基高溫合金渦輪葉片析出的γ′相在高的工作溫度暴露，這些情況的學(xué)習(xí)有必要使用高分辨率技術(shù)例如透射電子顯微鏡（TEM）。SEM也可以用于研究細(xì)小的微觀組織特征，當(dāng)感興趣區(qū)域的對(duì)比度可以通過背散射電子圖像獲取或者深腐蝕技術(shù)。

7、機(jī)械測(cè)試

盡管機(jī)械測(cè)試很少被當(dāng)做失效分析過程中的一個(gè)需求，但特定的測(cè)試仍是有必要的，它可以用于產(chǎn)生支持案例失效分析的一些數(shù)據(jù)。硬度測(cè)量，操作簡單并且對(duì)制樣要求Z低，可以提供因微觀結(jié)構(gòu)變化引起的性能變化的信息。感興趣的微觀結(jié)構(gòu)特征處測(cè)量微觀硬度對(duì)于失效分析是及其有用的。

8、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和解釋

失效分析的Z關(guān)鍵步驟是對(duì)使用各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的解釋。有必要(a)列出產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，(b)基于科學(xué)原則分析數(shù)據(jù)，(c)在證據(jù)或確認(rèn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上消除貌似矛盾的原因，(d)考慮斷裂模式的所有可能原因，(e)Z終確認(rèn)Z可能的失效原因。一旦確認(rèn)了失效原因，特定的補(bǔ)救方法也就比較明顯，Z合理的補(bǔ)救方法應(yīng)被設(shè)計(jì)者、制造者和用戶采用。

失效分析樣品準(zhǔn)備：

失效分析 趙工 半導(dǎo)體元器件失效分析可靠性測(cè)試 1月6日

失效分析樣品準(zhǔn)備：

失效分析是芯片測(cè)試重要環(huán)節(jié)，無論對(duì)于量產(chǎn)樣品還是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)亦或是客退品，失效分析可以幫助降低成本，縮短周期。

常見的失效分析方法有Decap，X-RAY，IV，EMMI，F(xiàn)IB，SEM，EDX，Probe，OM，RIE等，因?yàn)槭Х治鲈O(shè)備昂貴，大部分需求單位配不了或配不齊需要的設(shè)備，因此借用外力，使用對(duì)外開放的資源，來完成自己的分析也是一種很好的選擇。我們選擇去外面測(cè)試時(shí)需要準(zhǔn)備的信息有哪些呢？下面為大家整理一下：

一、decap：寫清樣品尺寸，數(shù)量，封裝形式，材質(zhì)，開封要求（若在pcb板上，Z好提前拆下，pcb板子面較大有突起，會(huì)影響對(duì)芯片的保護(hù)）后續(xù)試驗(yàn)。

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)

4.芯片開封（正面/背面）

5.IC蝕刻，塑封體去除

二、X-RAY：寫清樣品尺寸，數(shù)量，材質(zhì)（密度大的可以看到，密度小的直接穿透），ZD觀察區(qū)域，精度。

1.觀測(cè)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(cè)器件內(nèi)部芯片大小、數(shù)量、疊die、綁線情況

3.觀測(cè)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、IV：寫清管腳數(shù)量，封裝形式，加電方式，電壓電流限制范圍。實(shí)驗(yàn)人員需要提前確認(rèn)搭建適合的分析環(huán)境，若樣品不適合就不用白跑一趟了。

1.Open/Short Test

2.I/V Curve Analysis

3.Idd Measuring

4.Powered Leakage（漏電）Test

四、EMMI：寫清樣品加電方式，電壓電流，是否是裸die，是否已經(jīng)開封，特殊要求等，EMMI是加電測(cè)試，可以連接各種源表，確認(rèn)加電要求，若實(shí)驗(yàn)室沒有適合的源表，可以自帶，避免做無用功。

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：寫清樣品尺寸，材質(zhì)，導(dǎo)電性是否良好，若尺寸較大需要事先裁剪。一般樣品臺(tái)1-3cm左右，太大的樣品放不進(jìn)去，也影像定位，導(dǎo)電性好的樣品分析較快，導(dǎo)電性不好的，需要輔助措施才能較好的分析。切點(diǎn)觀察的，標(biāo)清切點(diǎn)要求。切線連線寫清方案，發(fā)定位文件。

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、SEM：寫清樣品尺寸，材質(zhì)，導(dǎo)電性是否良好，若尺寸較大需要事先裁剪。一般樣品臺(tái)1-3cm左右，太大的樣品放不進(jìn)去，也影像定位，導(dǎo)電性好的樣品分析較快，導(dǎo)電性不好的，需要輔助措施才能較好的分析。

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(cè)及標(biāo)示

七、EDX：寫清樣品尺寸，材質(zhì)，EDX是定性分析，能看到樣品的材質(zhì)和大概比例，適合金屬元素分析。

1.微區(qū)成分定性分析

八、Probe：寫清樣品測(cè)試環(huán)境要求，需要搭配什么源表，使用什么探針，一般有硬針和軟針，軟針較細(xì)，不易對(duì)樣品造成二次損傷。

1.微小連接點(diǎn)信號(hào)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

九、OM：寫清樣品情況，對(duì)放大倍率要求。OM屬于表面觀察，看不到內(nèi)部情況。

1.樣品外觀、形貌檢測(cè)

2.制備樣片的金相顯微分析

3.各種缺陷的查找

4.晶體管點(diǎn)焊、檢查

十、RIE：寫清樣品材質(zhì)，需要看到的區(qū)域。

1.用于對(duì)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 

關(guān)于大賽報(bào)名截止時(shí)間延期的通知

應(yīng)廣大參賽單位反饋，鑒于大賽報(bào)名期間正值高校老師研究生和本科生答辯工作期間，考慮到為老師們留出充足的時(shí)間來組織大賽報(bào)名和參賽課題的準(zhǔn)備，“歐波同杯”第八屆全國失效分析大獎(jiǎng)賽暨第六屆全國材料專業(yè)大學(xué)生研究能力挑戰(zhàn)賽（以下簡稱“大賽”）賽委會(huì)決定將大賽報(bào)名截止時(shí)間延期到2023年6月30日，望周知！