ic电子元器件失效分析.doc

电子元器件失效分析

Dony.chen

2008.1.21

基本概念和失效分析技术

第一部分

失效的概念

z 失效定义

1 特性剧烈或缓慢变化

2 不能正常工作

3 不能自愈

z 失效种类

1 致命性失效：如过电应力损伤

2 缓慢退化：如MESFET的IDSS下降

3 间歇失效：如塑封器件随温度变化间歇失效

失效物理模型

z 应力－强度模型

失效原因： 应力>强度

强度随时间缓慢减小

如:过电应力（EOS）、静电放电（ESD）、闩 锁（latch up)

z 应力－时间模型（反应论模型）

失效原因：应力的时间累积效应，特性变化超

差。如金属电迁移、腐蚀、热疲劳

温度应力－时间模型

dM = ?

Ae

dt

E

kT

M温度敏感参数, E激活能, k 玻耳兹曼常量, T绝对温度, t时间, A常数

T大, 反应速率dM/dt 大，寿命短

E大，反应速率dM/dt 小，寿命长

温度应力的时间累积效应

E

?

M M0 Ae kT t t

t ? = ?

(

0

)

失效原因：温度应力的时间累积效

应，特性变化超差

与力学公式类比

dM = ?

Ae

dt

E

kT

dv =

dt

F

m

E

?

M M0 Ae kT (t t

t ? = ?

0

)

mv 0 F(t t

t ? = ? mvt ? = ?

0

)

失效物理模型小结

z 应力－强度模型：不考虑激活能和时间

效应，适用于偶然失效，失效过程短，

特性变化快，属剧烈变化，失效现象明

显。.

z 应力－时间模型（反应论模型）：需考

虑激活能和时间效应，适用于缓慢退化

，失效现象不明显。

明显失效现象可用应力－强度 模型来解释

如：与电源相连的金属互

连线烧毁是由浪涌电压超

过器件的额定电压引起。

可靠性评价的主要内容

z 产品抗各种应力的能力

z 产品的平均寿命

预计平均寿命的方法

z 1求激活能 E