黄倩
珠海扬智电子科技有限公司
摘要：在当前电子工程科学应用技术快速进步发展的大背景下，集成电路技术应用覆盖范围也在不断扩大，为有效提高应用集成电路正常运行时的可靠性，必须一定要认真做好相关电子科学元器件短路失效原因分析控制工作。本文就针对应用电子集成元器件技术失效设计原因分析展开讨论，从设计失效原因现象分析确认、样品材料制备与质量保存、电性性能分析和电子物理特性分析等等多个关键方面进行入手，探讨应用电子集成元器件设计失效原因分析相关技术应用方法，并重点指出应用电子集成元器件设计失效原因分析相关技术当前发展所存在面临的重大挑战，旨在大大提高电子集成电路设计可靠性。
关键词：电子元器件；失效分析；技术
引言：现在大数据经济时代背景下，电子产品服务质量与应用性能不断优化提升，对应用失效数据分析技术提出了一个更高层的要求。对我国电子民用元器件产品进行发生失效现象分析，必须充分明确其发生失效现象性质与发生原因，对于其重复发生失效现象加以分析科学合理预防，从而有效改善我国电子民用元器件实际使用性能，保证民用电子产品使用可靠性。所以，本文对我国电子光学元器件静电失效原因分析与检测技术应用发展趋势进行深入研究，具有重要指导意义。
一、电子元器件失效原因分析工作原则
电子电路元器件破坏失效检查分析一般认为是基于非器件破坏性失效检查所需要开展的失效分析工作活动，具有逐层结构化分析特征。对于一些电子化学元器件来说，若产生失效性的根源现在无法通过非常的破坏性化学检查方法进行分析确定，则可能需要进一步检查探究产生失效性的根源。失效原因分析的整个工作过程往往是我们获得失效信息的一个关键环节，为了确保证应用电子化学元器件系统失效原因分析合理，降低器件失效影响原因分析遗漏发生概率，在进行失效原因分析工作过程中必须严格遵循以下相关基本原则：第一，遵循“先制定方案、后进行操作”的基本原则，在外检后我们才能及时进行短路通电性能检查；第二，在直流加压继电器的测试工作过程中，遵循测试电流"先弱后强"的基本原则，失效原因分析过程应先从外部静态开始，后逐渐进入内部，起初需要保持外部静态，之后不断发生转变则称为内部动态化；第三，失效原因分析过程应必须遵循"先宏观、后微观"的基本原则，要先从普遍性和化学的角度初始开展失效化学分析，之后再从一些特殊化学的角度重新展开有效分析。另外，还要明确刚性失效检测分析的两个主次序和顺序，一般先对主要失效问题首先开展刚性失效检测分析，必要性的情况下可再开展破坏性失效检测。[1]
二、电子元器件失效分析技术方法
1、失效现象确认
随着电子科学管理技术水平不断逐步提升，电子科学元器件中的功能自动测试工作复杂程度也逐渐不断加大，一般可以通过采用自动测试应用设备例如atef等来直接进行功能测试，以既定设备功能自动模拟器件应用试验条件的作为试验依据的并科学合理编写正确运行测试程序，保证功能自动测试的科学有效性，对所有功能失效测试试验结果进行展开定量分析并计算得出功能失效测试结论。连接性能的测试工作是一项复杂的测试工作，需要以它的待机使用电流和有源端口效率做综合测试，失效率的因素主要上都是由使用待机有源电流端口来测试确定的，并且这一类的测试方法能够为保证后续测试程序正常投入运行同时提供可靠性的支持。
2、样品制备与保存
(1）去钝化层技术
等离子体具有腐蚀和钝化涂层。等离子体弹性腐蚀材料又称干离子腐蚀，对腐蚀材料有一定的选择性。如果使用核反应堆，气体为CCHF+o：等离子体化学腐蚀试剂能有效去除多种金属钝化膜，包括多种SiO:、sin和多种聚酰亚胺，对氧化铝等其他金属钝化层材料不会产生严重的化学腐蚀钝化作用。由于这种等离子失效腐蚀模式是同一种金属材料不能沿一或多个腐蚀方向均匀进行腐蚀，腐蚀后新的金属氧化层与旧的介质腐蚀层间的相互接触活动面积大大减小，金属层氧化层厚度会迅速升高，脱离旧的介质腐蚀层，容易将新的材料失效腐蚀模式直接引入新的样品。为了正确制备一种可用于测试和易分析的腐蚀样品，必须严格保证样品腐蚀制备精度，严格全程监控样品腐蚀制备过程。每隔一定一段时间立即停止化学反应，取出实验样品用大型光学电子显微镜进行观察，根据样品颜色浓度变化情况确定具有腐蚀性的程度。反应时腔体内部的压强越大，气体中的流量越大，离子管的腐蚀反应速率越高；反之，腐蚀反应速率越低。
(2）去金属化层技术
主要用于分析和观察由铜针孔和硅酸铝硅氧化物之间的热熔反应引起的CMOS存储器电路的针孔氧化层，或确定存储器的主数字线或信号位线对地短路或开路的故障信号位置。用湿法镀膜去除酸性铝层的酸性溶液也称为酸性铝层防腐溶液，其耐腐酸值一般为16.1—16.5%，工作室的温度从零下室温控制到55℃温度均可，该活性溶液对气体氧化层和活性硅胶膜无任何损伤，使用时用户只需通过手动控制整个工作室的温度，即可轻松达到对气体腐蚀反应速率的有效控制。
三、电子元器件失效原因分析技术发展面临的挑战
1、失效定位与电测
所谓企业失效处理定位，是要泛指通过服务于企业失效数据分析的一种失效系统化处理过程，确定具体化的失效处理部位。对于整个集成电路来说，失效节点定位系统具有较强的工作复杂性和技术特殊性，在全面准确掌握整个集成电路系统整体运行情况的基础上，需要锁定电路存储器、电路控制单元等每个电路故障模块节点的故障，进而确定每个电路故障节点。此外，通过确定电源、触点和电路通孔，可以确保电路故障源的准确定位。但目前我国集成电路产业的市场规模在不断扩大，线宽也在不断扩大和缩小，这势必大大提高了定位电路故障电源和测量高功耗的难度。
2、系统级芯片
在故障系统的事件设计与分析中，系统的高级处理功能和芯片软件设计技术是非常重要的系统关键技术和支撑解决方案。目前，集成电路网络结构的发展趋于高度复杂化。互连集成电路的负载层数可以显著增加。在高速、低负载延迟、高工作速度的条件下，集成电路的难度可以大大提高。在这种情况下，很难及时发现故障，从而严重的会影响检测系统的损失效率及数据采集分析器的工作准确度。[2]
结语：综上所述，在实际操作应用过程中，需要正确掌握应用电子电路元器件性能失效原因分析的基本技术原理方法，全面提高应用电子电路元器件性能失效原因分析的理论科学性和技术有效性。
参考文献：
[1]刘建清. 电子元器件技术发展与失效分析[J]. 电子元器件与信息技术， 2020, v.4;No.33(03):22-24.
[2]王德权. 浅析电子元器件的失效分析技术[J]. 科技与企业， 2013(07):308-308.