电子元器件失效分析技术

峰， 氧化缺陷、栅针孔、静电放电损伤、闩锁效应、热载流子、饱和态晶体管以及开关态晶体管等等。

6 微分析技术

微分析是对电子元器件进行深入分析的技术。元器件的失效同所用材料的化学成分、器件的结构、微区的形貌等有直接关系。失效也与工艺控制的起伏和精确度、材料的稳定性及各种材料的理化作用等诸多因素有关。为了深入了解和研究失效的原因、机理、模式， 除了采用上述技术外， 还要把有关的微区情况弄清楚， 取得翔实的信息。

随着元器件所用材料的多样化， 工艺的复杂和精细化，尺寸的微细化， 对微分析的要求越来越迫切。目前在国外已广泛应用这项技术作可靠性和失效分析。改革开放以来，我国引进大量大型分析测试仪器， 已完全具备了开展微分析的条件。

微分析技术是用电子、离子、光子、激光束、X) 射线与核辐射等作用于待分析样品， 激发样品发射出电子、离子、光子等， 用精密的仪器测出它们的能量、强度、空间分布等信息， 从而用来分析样品的成分、结构等。

微分析工作的第一步， 多数是看形貌， 看器件的图形、线系以及定位失准等。为此可用扫描电镜( SEM) 和透射电子显微镜( STM) 来观测， STM 的放大倍数可达几十万倍， 几乎能分辨出原子。

为了了解制作元器件所用的材料， 可用俄歇电子能谱(AES) 、二次离子质谱( SIMS) 和X 一光光电子谱( XPS)等仪器进行探测。还可在使用SEM 和STM 作形貌观察时，用它们附带的X 一光能谱或波谱作成份分析。AES 还能给出表面上成份分布。为了了解成分的深度分布， AES 和XPS 等仪器还有离子枪， 边作离子刻蚀边作成分测试， 便可得知成分按深度如何分布。为了得到更高的横向分辨率，作AES 测试时， 电子束的焦斑要小， 要用小光斑的XPS.

电子元器件所用的材料包括从轻元素到金铂和钨等重元素，探测不同的元素常常采用不同的仪器。如用AES 探测轻元素时， 就不那么灵敏。

器件检测的一个重要方面是对薄膜和衬底的晶体结构进行分析， 包括了解衬底的晶体取向， 探测薄膜是单晶还是多晶， 多晶的择优取向程度， 晶粒大小， 薄膜的应力等，这些信息主要由X 一光衍射( XRD) 仪来获取。转靶X 一光衍射仪发出很强的X 一射线， 是结构探测很灵敏的仪器。SEM 和STM 在作形貌观察的同时， 还能得到有关晶体结构的信息， 如观察薄膜的晶粒。还可在STM 上作电子衍射， 它比普通的X 一光衍射更加灵敏。