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故障激發(fā)樣品失效分析（是一種通過模擬極端條件或主動(dòng)引入應(yīng)力（如高溫、高濕、機(jī)械振動(dòng)、電過應(yīng)力等）來加速樣品失效的技術(shù)手段。其核心目標(biāo)是主動(dòng)暴露潛在缺陷，積累故障模式數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化真實(shí)失效分析的效率和準(zhǔn)確性。以下是系統(tǒng)性實(shí)施方法和關(guān)鍵要點(diǎn)：

 

1. 故障激發(fā)設(shè)計(jì)：針對(duì)性應(yīng)力選擇

環(huán)境應(yīng)力：溫度循環(huán)（-40℃~125℃）、高濕度（85%RH）、鹽霧等，激發(fā)材料老化、腐蝕、分層。

 

機(jī)械應(yīng)力：振動(dòng)、沖擊、彎曲，暴露焊接裂紋、結(jié)構(gòu)疲勞。

 

電應(yīng)力：過電壓、電流浪涌、靜電放電（ESD），篩選電路設(shè)計(jì)缺陷或元器件薄弱點(diǎn)。

 

組合應(yīng)力（更貼近實(shí)際）：如溫度+振動(dòng)+通電，模擬復(fù)雜工況。

 

示例：某芯片使用打火機(jī)電弧發(fā)生器對(duì)IO管腳進(jìn)行ESD注入，IV測試發(fā)現(xiàn)被故障注入的IO管腳有漏電。

 

藍(lán)色曲線為故障注入前的IV特性曲線，紅色曲線為故障注入后的IV特性曲線

 

 

2. 失效形貌數(shù)據(jù)化：標(biāo)準(zhǔn)化記錄與分類

宏觀形貌：高清照片記錄開裂、燒焦、變形等。

 

微觀分析：SEM/EDS（掃描電鏡+能譜）分析斷口形貌、元素成分；FIB（聚焦離子束）定位納米級(jí)缺陷。

 

電性能關(guān)聯(lián)：失效前后的IV曲線、阻抗變化等參數(shù)對(duì)比。

 

分類標(biāo)簽：按失效模式（如開路、短路、參數(shù)漂移）、失效部位（IC、焊點(diǎn)、基板）建立數(shù)據(jù)庫。

 

示例：對(duì)故障激發(fā)的樣品進(jìn)行熱點(diǎn)定位，確認(rèn)為IO管腳ESD電路部分有異常熱點(diǎn)，通過該定位如后續(xù)有類似樣品失效，IV特性和熱點(diǎn)定位形貌基本一致，則大致可判斷是IO管腳有ESD或類ESD能量注入導(dǎo)致。

 

對(duì)芯片進(jìn)行去層，擬對(duì)熱點(diǎn)位置進(jìn)行缺陷暴露與觀察，因?yàn)槭荅SD注入，因此失效點(diǎn)應(yīng)該是在poly上，故去層未觀察到明顯異常。

 

TOP層：未見異常

 

M7：未見異常

 

M6：未見異常

 

M5：未見異常

 

M4：未見異常

 

M3：未見異常

 

M2：未見異常

 

M1：未見異常

 

CT層：未見異常

 

VC測試：鎢燈絲電鏡能力不足且樣品為銅制程樣品，未觀測到有效的VC異常

 

通過熱點(diǎn)定位圖像盲找發(fā)現(xiàn)疑似異常

 

 

3. 失效根因分析（RCA）與經(jīng)驗(yàn)沉淀

分析流程：無損物性測試→IV測試→樣品制備→熱點(diǎn)定位→去層逐層觀察至CT層→VC測試（用場發(fā)射）→缺陷SEM形貌觀察

 

經(jīng)驗(yàn)庫構(gòu)建：

 

建立故障模式庫（FMEA模板），關(guān)聯(lián)應(yīng)力條件-失效模式-根本原因。

 

典型案例歸檔。

 

4. 為真實(shí)失效分析提效的關(guān)鍵動(dòng)作

前置對(duì)比：將激發(fā)失效形貌與現(xiàn)場失效樣品對(duì)比，快速鎖定相似模式。

 

分析流程優(yōu)化：根據(jù)激發(fā)結(jié)果優(yōu)先檢測高頻失效部位（如ESD損傷通常在IO管腳ESD電路位置）。

 

通過系統(tǒng)化的故障激發(fā)和形貌積累，可將失效分析周期縮短30%~50%，同時(shí)提升分析準(zhǔn)確性，最終目標(biāo)是形成“失效模式庫”。