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FMA 工艺培训教材 (Cosmetic) 作者：谭志辉 失效模式分析（FMA）概论 成品率理论 颗粒及缺陷控制 颗粒及缺陷检测 失效模式分析（FMA）概论 描述： 在所有产品设计、制造及使用过程中会遇到各种各样的问题，比如出现的异常及功能失效、可靠性不高等情况，简而言之，失效是指正常的产品，在经过一定时间的试验或使用后，其对应的参数及期望特性、功能出现不能符合要求的情况。 为了能够找到出现产生问题的根本原因及从而采取预防措施，需要对于问题及产品的后续失效进行专门的分析，从而避免此类事情再次发生，保证产品的质量，以满足产品的可靠性要求及客户满意度。此即失效模式分析（Failure Mode Analysis）的基本功能。失效分析对失效器件、工艺等进行分析检查，找出失效发生的原因，从而为改进、提高半导体产品质量、可靠性起了很重要地作用。 引言： 许多年来，失效模式分析已经成为工程设计不可分割的一部分。在很大程度上，失效模式分析是空间技术及汽车工业不可或缺的工具。在美国，政府机关（如美国空军及海军）要求他们的系统使用失效分析的方法以保证安全及可靠性。需要说明的是，汽车工业已经将失效分析的方法应用到其设计及生产过程中。虽然失效分析的种类（设计、工艺及设备）及分析存在差异，但是它们却有相同的一点，即：在问题发生之前解决潜在的问题。 现在，随着半导体工业的精细化运作及技术水平的不断进步，失效分析已经成功的运用到半导体工业的设计、工艺开发、生产及后续应用上。 失效分析在半导体工业的应用 二十世纪，随着工业界质量意识的提升，失效分析首先在美国的汽车工业予以运用。福特汽车公司要求他们的供应商在所有的设计及工艺过程中使用失效分析的方法。随后，福特汽车的供应商--德州仪器、英特尔公司将失效分析的进一步培训设置到他们的教育项目中。 对于失效分析的强调在日本的质量系统发展过程中的许多刊物中得到了体现。在二十世纪八十年代末期，日本的半导体设备生产工业就开始试验使用失效分析地方法进行预测及提高可靠性。 在日本电气公司（NEC），失效分析已经成为最重要的设计新的设备过程中提高可靠性的因素。1990年，失效分析成为NEC的标准设备设计文件的一部分。失效分析的方法使得NEC的设备设计部门在设备设计方面积累了经验及防止失效的信息用来反馈到新设备的设计工程。 在当今的竞争激烈的半导体业，半导体相关的厂商（包括材料、设备、设计及生产、应用）都要求他们相应的供应商着手于失效分析的工作，以减少相应环节的失效，从而提升自身产品在国际市场的竞争力。 半导体工业的失效模式分析包括：失效模式及分布、失效模型、失效机理、失效分析的工作内容、方法与步骤，以及常用微分析技术的基本原理、方法与特点。工艺指明方向，所以说，失效模式分析在半导体工业中起着重要地作用。 失效分析的目的： 在半导体产品的生产过程中，为了保证产品的质量及可靠性，存在一些检查及类似的筛选工作，但是单纯的使用上述方法是消极的行为，只能等待异常及失效存在后才知道问题，并且提高不了可靠性，浪费了时间及材料。而运用失效分析的方法，积极主动的寻找失效原因，可以从根本上降低失效率，提高产品的可靠性，因此，失效分析的工作是一项重要而有意义的事情。 当潜在的失效被确定下来，就需要预防性措施以持续减少或消除潜在问题的发生。失效分析也为生产工艺的选择规定了基本原理，它为某一确定的系统提供了有系统化的、重要的潜在失效模式及相关的原因的分析。 经过失效分析，旧的问题解决了，新的问题肯定又会产生，继续进行失效分析，如此的反复循环，保证可靠性的不断提高。 失效分析的应用范围： 失效模式分析可以应用在使用的软件及硬件的分析上，也适用于设备及工艺上，基本上几乎所有的领域都可以采用失效模式分析的分析方法。 什么时候进行失效分析？ 失效分析过程在以下情况下予以启动： 问题出现时 当问题出现时，失效分析过程需要立即启动，首先需要解决出现问题，然后提供出现问题的预防性措施，避免再出现类似问题。 工艺及产品优化时； 当生产工艺及产品需要 质量提高需求时。 谁进行失效分析？ 对于失效分析，每一个工程师，不管是设计、生产、制造及工艺、测试、应用、安全等专业都可以参与进行分析工作。因此，在失效分析的工作中，如果需要，上述人员都可以加入失效分析的队伍中。 CSMC-HJ失效分析现状 对于CSMC-HJ来说，已经拥有许多先进的分析仪器及分析手段。怎样有机的将这些方法熟练掌握并能灵活运用，这是对每一个做失效分析的工程师所要考虑的主要问题。CSMC-HJ的分析手段的简图如下所示。 CSMC Analysis Improvement System In-line DATA IV test DATA