故障激发样品失效分析（是一种通过模拟极端条件或主动引入应力（如高温、高湿、机械振动、电过应力等）来加速样品失效的技术手段。其核心目标是主动暴露潜在缺陷，积累故障模式数据，从而优化真实失效分析的效率和准确性。以下是系统性实施方法和关键要点：

 

1. 故障激发设计：针对性应力选择

环境应力：温度循环（-40℃~125℃）、高湿度（85%RH）、盐雾等，激发材料老化、腐蚀、分层。

 

机械应力：振动、冲击、弯曲，暴露焊接裂纹、结构疲劳。

 

电应力：过电压、电流浪涌、静电放电（ESD），筛选电路设计缺陷或元器件薄弱点。

 

组合应力（更贴近实际）：如温度+振动+通电，模拟复杂工况。

 

示例：某芯片使用打火机电弧发生器对IO管脚进行ESD注入，IV测试发现被故障注入的IO管脚有漏电。

 

蓝色曲线为故障注入前的IV特性曲线，红色曲线为故障注入后的IV特性曲线

 

 

2. 失效形貌数据化：标准化记录与分类

宏观形貌：高清照片记录开裂、烧焦、变形等。

 

微观分析：SEM/EDS（扫描电镜+能谱）分析断口形貌、元素成分；FIB（聚焦离子束）定位纳米级缺陷。

 

电性能关联：失效前后的IV曲线、阻抗变化等参数对比。

 

分类标签：按失效模式（如开路、短路、参数漂移）、失效部位（IC、焊点、基板）建立数据库。

 

示例：对故障激发的样品进行热点定位，确认为IO管脚ESD电路部分有异常热点，通过该定位如后续有类似样品失效，IV特性和热点定位形貌基本一致，则大致可判断是IO管脚有ESD或类ESD能量注入导致。

 

对芯片进行去层，拟对热点位置进行缺陷暴露与观察，因为是ESD注入，因此失效点应该是在poly上，故去层未观察到明显异常。

 

TOP层：未见异常

 

M7：未见异常

 

M6：未见异常

 

M5：未见异常

 

M4：未见异常

 

M3：未见异常

 

M2：未见异常

 

M1：未见异常

 

CT层：未见异常

 

VC测试：钨灯丝电镜能力不足且样品为铜制程样品，未观测到有效的VC异常

 

通过热点定位图像盲找发现疑似异常

 

 

3. 失效根因分析（RCA）与经验沉淀

分析流程：无损物性测试→IV测试→样品制备→热点定位→去层逐层观察至CT层→VC测试（用场发射）→缺陷SEM形貌观察

 

经验库构建：

 

建立故障模式库（FMEA模板），关联应力条件-失效模式-根本原因。

 

典型案例归档。

 

4. 为真实失效分析提效的关键动作

前置对比：将激发失效形貌与现场失效样品对比，快速锁定相似模式。

 

分析流程优化：根据激发结果优先检测高频失效部位（如ESD损伤通常在IO管脚ESD电路位置）。

 

通过系统化的故障激发和形貌积累，可将失效分析周期缩短30%~50%，同时提升分析准确性，最终目标是形成“失效模式库”。

来源：Internet

关键词： 失效分析