一、 服务内容
IC失效机理分析是在芯片故障分析（FA）确定了失效位置和模式的基础上，深入探究导致该失效发生的根本物理或化学过程的服务。它不仅仅是找到“坏点”，更是要回答“为什么会坏”以及“是怎样一步步变坏的”。本服务运用更深层次的微观结构表征、材料成分分析和理论模型，旨在揭示失效背后的具体物理/化学机制，如电迁移（EM）、应力迁移（SM）、时间依赖性介质击穿（TDDB）、热载流子注入（HCI）、金属腐蚀、界面分层、疲劳断裂等。
二、 服务范围
本服务面向所有需要从根本上理解和解决芯片失效问题的客户，尤其适用于：
- 研发阶段： 指导新材料选择、设计规则制定和工艺窗口优化。
- 工艺开发与改进： 识别特定工艺步骤引入的潜在失效机制。
- 可靠性研究： 验证加速测试模型，理解器件寿命限制因素。
- 疑难故障分析： 对复杂、偶发或无法通过常规FA解释的失效进行深度挖掘。
- 建立知识库： 为预防同类失效、提升产品整体可靠性积累基础认知。
三、 参照标准与理论基础
失效机理分析强烈依赖于：
- 半导体物理与器件物理知识： 理解载流子输运、能带结构、界面态等。
- 材料科学基础： 金属、介电材料、半导体的性质及其在应力下的行为。
- 化学与电化学原理： 特别是对于腐蚀、氧化等机制。
- 可靠性物理模型： 如阿伦尼斯模型（温度加速）、艾林模型（电压/温度加速）、Black 方程（电迁移）、Coffin-Manson 模型（热疲劳）等。
- 先进分析技术的原理与数据解读能力： 如 TEM, EELS, AFM, Nano-probing 等。
- 相关 JEDEC 或行业文献中对特定失效机理的描述和研究。
四、 分析周期
失效机理分析通常比常规故障分析需要更长的时间，因为它涉及更精密的实验操作、更复杂的设备使用（如 TEM 制样与观察）以及更深入的理论推导和数据关联。周期可能从 数周到数月 不等，具体取决于失效机理的复杂性和所需分析手段的深度。
五、 分析流程
失效机理分析通常在初步 FA 定位之后进行，流程侧重于对失效区域的精细化研究：
- 回顾 FA 结果: 明确失效位置、模式和初步推测。
- 高精度物理表征:
- 高分辨率 SEM 观察失效区域形貌细节。
- 利用 FIB 进行精确的微区定点剖面，观察截面结构。
- TEM 分析（如需）：获取原子级分辨率的晶格结构、缺陷、界面信息。
- 微区成分与化学态分析:
- EDX/WDX: 分析失效点附近的元素组成。
- EELS/XPS/Auger: （如需）分析元素化学键合状态。
- SIMS: （如需）分析微量元素或掺杂分布。
- 电学特性精细测量:
- Nano-probing: 在纳米尺度下直接测量失效结构处的电学特性。
- AFM (c-AFM, KPFM): 获取表面形貌、导电性、表面电势等信息。
- 机制推断与模型验证: 结合观察到的物理、化学特征和电学行为，对照已知的失效物理模型和理论，推断最可能的失效机制。
- 结论与报告: 详细阐述分析过程、关键证据，清晰论证失效机理，并提出基于机理的改进建议（如设计规则修改、材料更换、工艺参数调整）。
六、 服务背景与价值
仅仅定位芯片故障点往往只能“治标”，而无法“治本”。如果不理解失效发生的深层物理或化学原因，同类问题很可能反复出现，或者无法准确预测产品的长期可靠性。因此，IC失效机理分析的核心价值在于：揭示失效的本质，为制定根除性解决方案（而非仅仅筛选）提供科学依据；指导材料选择、设计规则优化和工艺改进，从源头上提升产品可靠性；为建立精确的寿命预测模型提供输入；是推动半导体技术进步和实现更高质量标准的基础性工作。
七、 德垲优势
上海德垲在此领域具备显著优势。我们拥有 一支由具备深厚半导体物理、材料科学和可靠性工程背景的专家组成的团队，他们不仅掌握先进的分析技术，更能深刻理解各种失效机制的物理化学本质。我们配备了 包括高分辨率电镜、FIB、微光显微镜及各类表面分析仪器在内的先进失效分析实验室，并与具备 TEM 等更高端分析能力的伙伴紧密合作。我们将失效机理分析与可靠性测试、工艺理解紧密结合，能够从更宏观的视角审视微观分析结果，做出更准确的判断。德垲致力于提供超越“找点”层次的深度分析，为客户带来真正具有指导意义的失效机理洞察和解决方案。
