[发明专利]一种半导体器件的机械力失效分析方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件的机械力失效分析方法，其特征在于，包括以下步骤：对失效器件分析手段，找到失效点，确定失效器件的失效形貌；将失效器件的失效形貌分三大类；对判定为第三类的失效器件做进一步分析；通过复现试验及应力分析，明确器件失效机理，分辨出碰撞力和板级应力失效；根据器件失效机理，针对性的提出碰撞力和板级应力失效的改善措施。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件机械力损伤的失效分析及方法，特别涉及一种区分碰撞力和板级应力导致器件失效的失效分析方法。

背景技术

半导体器件的失效通常是因为产生的应力超过了它们的最大额定值。机械应力、电气应力、热应力、化学应力、辐射应力及其他因素都会造成器件失效。在产品的制造、运输、使用等场景中，元器件极易遭受机械应力的作用而出现失效。其中，作用于器件的机械应力包括碰撞力和板级力。一般失效分析工作会对器件进行外观检查、X-ray透视、化学处理、金相切片等步骤分析，可明确器件受到机械力损伤，但区分器件的机械损伤属于碰撞力失效还是板级力失效，目前还没有较系统的失效分析方法指导，这直接影响机械力损伤失效场景的定位，不能提出针对性的改善措施。

当前，根据通用的半导体器件失效分析方法，一些器件的分析结果只能定性为机械力损伤，失效分析流程的进行遇到阻碍，直接导致不能根据具体失效情景提出针对性的改善措施。因此，制定一套区分碰撞力和板级应力的失效分析流程及方法成为机械力失效分析领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是：在机械力失效分析中，提供一种区分碰撞力和板级应力的失效分析方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种半导体器件的机械力失效分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对失效器件进行分析，找到失效点，确定失效器件的失效形貌；

步骤二：将失效器件的失效形貌分三大类：第一类为较明显的碰撞失效形貌，较明显的碰撞失效形貌是外观有撞击凹坑或者按压痕迹；第二类为较明显的板弯失效形貌，较明显的板弯失效形貌是焊点开裂或器件断裂；第三类为碰撞/板级应力不明确的失效形貌，若失效器件没有较明显的碰撞失效形貌或板弯失效形貌，或者分析人员不能分辨器件是撞击或板级失效，均可认为是不明确的失效形貌；

步骤三：对判定为第三类的失效器件做进一步分析，首先结合器件的背景调查，推测器件遭受机械力的来源，其次罗列产品可能面临的场景及每个场景可能作用于产品的机械力，场景包括碰撞场景、板弯场景；

步骤四：取一定数量的正常样品做撞击测试，模拟步骤三中的各碰撞场景，若原失效形貌得到复现，则可以明确器件失效为碰撞力失效；

步骤五：取一定数量的正常样品做板弯测试，模拟步骤三中的各板弯场景，若原失效形貌得到复现，则可以明确器件失效为板级应力失效；

步骤六：若复现试验失败，取正常的样品做应变排查，模拟步骤三中的各板弯场景，实测各场景下失效器件所在区域的应变A，若器件实测应变大于器件的失效阈值A₀，则器件板级失效风险高，明确器件失效为板级应力失效；若器件实测应变小于器件的失效阈值A₀，则器件板级失效风险低，可以明确器件失效为碰撞力失效；

步骤七：通过步骤四、步骤五及步骤六的复现试验及应力分析，明确器件失效机理，分辨出碰撞力和板级应力失效；

步骤八：根据器件失效机理，针对性的提出碰撞力和板级应力失效的改善措施。

优选地，步骤一中，所述分析手段包括外观检查、化学处理、X-ray透射、金相切片、成分分析。

优选地，步骤二中，所述碰撞失效形貌位于器件上半部；所述板弯失效形貌位于器件下半部。

优选地，步骤三中，所述场景包括生产、使用、运输、失效。