一文详解半导体芯片失效分析及案例

摘要：针对进口器件采购及使用过程中遇到的仿冒、翻新问题，为验证和鉴别器件的标识、材料、结构、芯片版图和制造质量是否符合原厂规定或工艺特征，通过对采购批抽取器件样本的方式，采用系列试验对器件进行检查和分析，并对识别为非原厂工艺（假冒/后期翻新/改标等）的样品批进行剔除

一、半导体芯片失效分析概述

一、元器件5A试验介绍（中英文)

◆ PFA（Physical Feature Analysis）物理特征分析
◆ DPA（Destructive Physical Analysis）破坏性物理分析
◆ CA（Constructional Analysis）结构分析
◆ FA（Failure Analysis）失效分析
◆ EA（Evaluation Analysis）适用性评价分析

二、PFA（Physical Feature Analysis）物理特征分析

针对进口器件采购及使用过程中遇到的仿冒、翻新问题，为验证和鉴别器件的标识、材料、结构、芯片版图和制造质量是否符合原厂规定或工艺特征，通过对采购批抽取器件样本的方式，采用系列试验对器件进行检查和分析，并对识别为非原厂工艺（假冒/后期翻新/改标等）的样品批进行剔除。

1. 要素说明
● 样品抽样
● 破坏性试验
● 针对采购批
● 原厂特征数据库

2. 器件仿冒翻新的典型类别

3. 典型缺陷

三、DPA（Destructive Physical Analysis）破坏性物理分析

针对元器件生产批的工艺水平及过程控制水平，以验证元器件的设计、结构、材料和制造质量是否满足有关规范的要求或预定用途为目的，通过生产批抽样的方式，采用一系列方法对元器件进行非破坏性和破坏性的检查和分析，从中获取元器件的批质量信息。

1. 要素说明
● 样品抽样
● 破坏性试验
● 针对工艺过程形成的缺陷
● 不可筛选缺陷
● 结果代表生产批质量情况

四、CA（Constructional Analysis）结构分析

针对元器件结构设计的潜在隐患，从元器件的设计、工艺选择和评价等阶段先期介入，通过对元器件结构、工艺、材料的综合评价，分析是否存在对于预定使用环境（如宇航应用）的可靠性隐患和潜在失效机理，最终给出元器件设计对于预定使用环境的适用/限用/禁用结论。

1. 概述

元器件的固有可靠性是由元器件的结构设计和生产控制所决定的。

如果生产控制不严，就会导致器件内部存在工艺缺陷，如果不能通过有效手段剔除，也会造成可靠性影响。 ——DPA剔除

如果结构设计不合理，就会导致元器件的固有可靠性不高，由此带来的问题如果发生在使用阶段，就会给型号任务造成重大影响。 ——结构分析剔除

2. 要素说明
● 选取典型样品
● 破坏性试验（横向纵向解剖）
● 针对结构设计、材料选取、工艺实现原理
● 结合失效机理和失效分析数据库
● 结论针对使用环境给出（适用/限用/禁用）

3. 流程

● 关注应用环境
● 关注设计图纸
● 关注相同结构特征的失效档案
● 用户、厂家、检验方确认试验方案解剖分析试验
● 综合判定

4. 结构单元分解

5. 结构要素识别

6. 典型结构设计缺陷

7. 典型工艺设计缺陷

五、FA（Failure Analysis）失效分析

针对产品全寿命周期过程中的失效问题，以确定失效原因为目标，通过对失效模式的综合性试验分析，定位失效部位、明确失效机理，并基于失效机理提出纠正措施，预防失效的再发生。作为贯穿型号或产品质量控制全流程的重要环节，失效分析对于追溯产品的设计（含选型）、制造、使用、质量管理等各环节的不良因素或潜在隐患都具有重要的意义。

1. 要素说明
●样品唯一性
●公正（第三方）
●失效分析、设计、厂家共同参与
●试验不可逆
●关键过程（方案）

2. 试验方法
QJ3065.5-98元器件失效分析管理要求
GJB3233-98集成电路失效分析程序方法
GJB4157-98分立器件失效分析方法

3. 技术途径