失效分析是根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理从而帮助提高产品质量，技术开发与改进。

半导体器件失效分析主要包含非破坏性分析，破坏性分析以及电特性分析等。

分析流程：

先由非破坏性分析的方法探测内部可能存在的失效位置，然后进行电特性测试了解器件情况，最后开封器件，用SEM等方式观察失效情况。

1.非破坏性分析

（1）外观检查：通过高低倍光学显微镜观察器件外观情况。

（2）X-ray检查：通过3D-CT无损检测器件内部情况。

（3）超声波扫描显微镜：通过超声波扫描显微镜无损检测器件多层结构情况。

测试设备：3D-CT

设备参数：

电压范围：25-160KV

最大检查范围：310mm*00mm

总放大倍数：256，000x

侧面观察角度：+/-70°

器件成像案例

试验设备：超声波扫描显微镜

设备参数：

数据分辨率：6700万像素

X/Y/Z 三轴扫描精度：+/- 0.5um

最大扫描范围：314mm*314mm

最大探测频率：100MHz

探测案例

2.破坏性分析：确定器件内部有失效的时候，进行开封检查。

（1）化学开封： 通过用酸腐蚀芯片表面覆盖的塑料，暴露出内部芯片

（2）物理破坏分析（研磨等）：对特定部位进行研磨以方便对失效位置进行观察。

化学开封设备

研磨设备

3.电特性分析：通过器件的电特性测试判断器件失效方式。

试验设备：Curve tracer

设备参数：

最大电压：3000 V

最大输出功率：390 W

最大电流：1000 A

4.其他观察设备：通过FIB，SEM，EDX，探针测试等方式综合分析器件失效方式

（1）测试设备：SEM/FIB双束系统

设备参数：

电子束电压：SEM-200V~30kv/FIB-2KV~30KV

图像分辨率:小于0.8nm实现SME-STEM模式

最大样品尺寸：75mm

辅助能力：牛津成分分析

（2）测试设备：探针台

设备参数：

探针通道：4个探针通道

样品盘:可调节加温样品台