一、课程简介
半导体工艺步入先进节点与三维集成时代，复杂度陡增，芯片失效机理趋繁。失效分析作为衔接芯片设计、制造、封装及可靠性提升的关键技术，是查明缺陷根源、改进工艺、提升良率的核心。研究生掌握系统的失效分析思维与相关前沿技术，提高自身系统性解决芯片问题的能力，对其从事高端芯片研发、质量保证及科研意义重大。本课程旨在把工业界成熟的失效分析工程实践予以体系化、理论化和实战性，打造面向研究生的高阶专业课程。
本课程面向集成电路学院研究生开设，聚焦芯片失效分析的核心理论、工业实战案例解析及实验室实操。课程体系以半导体失效分析基础为起点，逐步拓展至电子显微学技术及材料表征分析中的实际应用。通过学习本课程，不仅有助于研究生掌握芯片失效分析的理论基础，更能以批判视角审视实际工业案例中分析路径的逻辑严谨度及技术方案的适配性。课程着力培育研究生科学的工程问题解析框架，助力其确立“工艺-缺陷-失效”的因果链式思维，所塑造的系统性诊断能力将成为其未来投身芯片研发、质量管控或科研创新领域的核心竞争力，为应对复杂工程挑战提供关键支撑。
二、课程内容
| 讲次 |
主题 |
主要内容概述 |
1 |
半导体失效分析导论 |
半导体失效分析行业发展趋势及前沿技术理念 |
2 |
半导体失效分析通识（FA） |
半导体失效分析的基本概念、原理和流程方法 |
3 |
破坏性物理分析（DPA） |
（1）DPA无损检测：二维X射线成像（2D X-ray）/计算机断层扫描（CT）、共聚焦扫描声学显微镜（C-SAM） （2）DPA破坏性检测：开盖、截面、拉力测试 |
4 |
电性失效分析（EFA） |
电性失效分析仪器原理、常见分析方法及真实工业案例解析 1. CMOS器件电性失效的主要模式，比如 EM, NBTI, TDDB, HCI等等 2. 失效电路的电性定位技术，比如（1）热成像（Thermal），（2）光发射显微镜（EMMI），（3）光诱导电阻变化（OBIRCH），（4）被动电压衬度（PVC），（5）导电原子力显微镜（CAFM），（6）纳米探针（nanoprobe） 3. 半导体工业真实电性失效案例解析 |
5 |
物理失效分析(PFA) |
先进电子显微分析仪器原理、常见分析方法及真实工业案例解析 （1）扫描电子显微镜（SEM）、聚焦离子束（FIB） （2）透射电子显微镜（TEM）与扫描透射电子显微镜STEM （3）X射线能谱分析（EDS） 、能量过滤透射电子显微（EELS） 与电子背散射衍射（EBSD） |
6 |
材料表面分析（Surface） |
材料表面分析仪器原理、常见分析方法及真实工业案例解析 （1）X射线光电子能谱（XPS ）与俄歇电子能谱 （AES ） （2）原子力显微镜（AFM ）与 傅里叶变换红外光谱（FTIR） （3）飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS ）与 动态二次离子质谱（D-SIMS ） |
7 |
实践基地先进失效分析设备使用观摩及操作 |
基于"NP探针定位→FIB/TEM根因分析"技术链条的系统性讲解、设备操作观摩及结论分析、探讨 |
三、考核方式
学生提交期末综述，授课教师根据综合评分体系对学生个人成绩进行评定。
