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摘要：在当前的社会环境下，集成电路得到十分广泛的应用，电子电路逐渐朝着精细化方向发展。但是在此过程中也对相关电子元器件质量提出更高的要求，这就要求加强电子元器件的失效分析。通过对电子元器件失效分析的原则及要求作简单的分析，探讨常见的电子元器件失效分析技术，最后对电子元器件失效分析全过程展开探究，以更好地处理集成电路中的电子元器件失效的问题。
关键词：电子元器件；失效分析；方法
引 言
电子元器件是当前电子系统之中的重要组成部分，其种类十分的丰富，发展到当前已经形成较大的规模。而失效分析主要是通过探究电子元器件的失效机理和原因，然后找到电子元器件产品的改进建议，因此电子元器件失效分析是提升电子元器件可靠性的重要方式，加强失效分析技术和方法的探讨具有较高的必要性。下面主要结合笔者的一些实际工作经验，对电子元器件失效分析展开探讨。
一、针对电子元器件失效原因及定位进行分析的主要原则以及基本程序
1.1针对电子元器件进行失效分析操作的主要原则
针对电子元器件进行失效分析的工作，主要是对电子元器件进行非破坏性检查分析，这一工作的目的就是为了找到元器件失效的原因，所以有一定的逐层化特点，而失效分析过程中获取的电子元器件信息是对其进行维修的关键，因此我们必须首先保证电子元器件的相应失效分析方案科学合理，如果说电子元器件的失效原因无法通过一些非破坏性检验手段确定就需要采取必要措施应对失效问题进行深入探究，由于对于电子设备整机来讲，失效分析必须确保全面、科学，因此，应尽量遵守如下原则：
（1）首先确定科学的方案，而后才能够开展失效分析操作，针对元器件进行外检之后才可以对其进行通电检验，否则检验就会丧失科学性与系统性。
（2）要针对加电测试进行电流控制，电流要先弱后强，电子元器件失效分析方案制定时要遵守从外到内、从静到动的原则，逐步提升分析操作的动态化特点。
（3）针对失效分析制定从宏观到微观的方案，首先对元器件的宏观角度进行分析，而后对其各结构进行针对性分析，同时还应分清主次，对主要怀疑的部位进行定点分析后再进行次要结构分析。如果实在无法通过非破坏性检验的方式探测其失效原因，就要采取破坏性手段进行深入探究，要尽量分析出其失效结构以及原因，为不断的电子元器件分析工作打好经验基础。
1.2电子元器件失效分析基本程序
在对电子元器件失效原因进行分析时，其分析程序可按分为三类，一类是以非破坏性为目的的分析项目，一类为半破坏性的分析项目，最后一类则为破坏性的分析项目。对于非破坏性的分析项目中，其项目程序依次为外观检查、模式确认、检漏、可动微粒检测、X 光照相、声学扫描以及模拟试验。而对于半破坏性的分析项目中，其项目程序则依次为可动微粒收集或者内部气氛检测、开封、不加电内部检查（光学• SEM • 微区成分）、加电内部检查（微探针•热像•光发射•电压衬度像•束感生电流像•电子束探针），需要注意的是，内部气氛检测和可动微粒收集是存在冲突的。对于破坏性的分析项目，其分析程序为内部检查和加电内部检查，包括去除钝化层、微探针、聚焦离子束、电子束探针等，然后进行剖切面分析，如聚焦离子束、光学、SEM、TEM。
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图 1 失效分析主要流程
二、电子元器件失效分析技术方法
2.1失效现象确认
从宏观层面来看，电子元器件失效主要表现为三种类型，即连接性失效、电参数失效与功能失效，三者之间存在密切联系。无损测试条件下，按照标准施加一定电应力来测试电子元器件，并不会造成破坏，还可以判定电子元器件是否存在缺陷。在失效分析过程中，按照质量要求增加电应力，可能引入新的失效模式导致电子元器件失效加剧。
随着科学技术水平不断提升，电子元器件功能测试复杂程度也逐渐加大，一般通过自动测试设备ATE来进行测试，以既定功能模拟应用条件为依据科学编写运行程序，保证自动测试的有效性，对功能测试结果展开分析并得出失效结论。连接性测试是一项复杂的工作，需
要以待机电流和端口做测试，失效因素主要是由待机电流来确定的，并且这一测试能够为后续程序正常运行提供可靠支持。
2.2样品制备与保存
为保证电子元器件芯片表面与内部分析得以实现，需要在把握电子元器件封装材料特性基础上，做好样品制备与保存工作，从而为失效分析打下良好基础。例如，利用去钝化层技术，通过低导电性及芯片阻碍作用，满足芯片样品制备与保存需求。虽然去钝化层对试验条件并不存在特殊化要求，但极易造成腐蚀，并且这种腐蚀在位置和范围方面都具有不可控性，在实际操作过程中，极易造成内引线和金属层未钝化部分遭到腐蚀而影响失效分析的准确度。因此，在实际操作过程中，必须对腐蚀过程严格监控，依据颜色变化分析腐蚀程度，并确定腐蚀速率。
2.3电性分析
对电子元器件进行电性分析，能够更加快速地对电子元器件的失效点进行定位。在电性分析手段中，以 OBIRCH 技术的应用最为广泛，该技术具有主动性特征，其通过激光束来感应电子元器件中的材料电阻率，并根据电阻率的实际变化情况来确定电子元器件内部构造中的失效点位置。对于电子元器件材料来说，由于其是由不同材料构成的，这些材料在通电后所产生的电阻率也是不同的，而当某一电路出现故障时，其电阻率势必会发生变化，正是依据这种电阻率的变化，可帮助分析人员快速确定电子元器件中的失效点。除了 OBIRCH 技术以外，液晶热点检测技术也同样在电子元器件失效分析中发挥着很高的应用价值，该技术是利用液晶材料对不同温度的形态变化来确定失效点的，当温度较低时，其会以固态的形式呈现，而当温度较高时，液晶材料则会转变为液态，这使得液晶材料会从近晶相向着向列相进行转变，根据其所呈现出的光学特性变化，即可确定电子元器件中的失效点。
2.4物理分析
物理分析主要针对的是失效电子元器件，对半导体器件的材料和工艺进行表征和分析的综合性技术，在该失效电子元器件中使用到的化学材料、结构特征等都会对最终的失效情况造成较大的影响，因此需要对其进行物理分析，以找出真正的失效机理，对于该部分的分析检测工作通常采用微分析检测技术进行。
三、电子元器件失效分析技术发展所面临的挑战
3.1失效定位与电测
所谓失效定位，是指服务于失效分析的一种系统化过程，确定具体失效部位。对于集成电路来说，失效定位具有较强的复杂性和特殊性，在全面把握集成电路整体情况的基础上，需要对其中存储器、电路单元等电路模块进行锁定，之后确定电路节点，进一步确定源、接触和通孔，确保失效定位准确。但当前集成电路发展规模不断扩大，线宽不断缩小，势必会提升失效定位与电测难度。
3.2系统级芯片
芯片基层技术加大了失效分析的难度。当前，由于系统级芯片的广泛应用，电子元器件的电路情况特别复杂，并且发生互连的电路层数也不断增多，高延迟情况下的电路分析工作难度自然也就有所提升，这样电子元器件的主要故障就很难发现，其失效分析的精确度自然也就无法保证。
四、结束语
综上所述，电子元器件失效分析对电子元器件失效机理、原因进行诊断的过程，失效分析精准化程度对分析思路和分析程序都存在特殊化要求。准确可靠的失效分析能够为电子元器件质量控制与运行提供技术支持，有助于电子元器件使用功能发挥最大效果。总之，在实际操作过程中，需要掌握电子元器件失效分析的技术方法，全面提高电子元器件失效分析的科学性和有效性。
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