【1】故障解析とは何か
定義はシンプル。
発生した不良・故障の原因を特定し、再発防止につなげる解析技術。
対象は多岐にわたる。
● 製造不良
● 材料欠陥
● 設計不備
● 実装問題
● 使用環境起因
壊れ方の真因を突き止める技術。
【2】なぜ故障解析が重要なのか
理由は3つ。
① 歩留まり改善の起点
② 信頼性保証の根拠
③ 顧客クレーム対応
とくに量産では、1件の不良 → 数百万個の損失
故障解析は、工場利益を守る最後の砦。
【3】故障解析の基本フロー
解析は体系化されている。
① 不良再現
② 電気的特定
③ 物理的特定
④ 原因推定
⑤ 再発防止策立案
ポイントは：闇雲に壊さないこと。順序を誤ると証拠が消える。
【4】電気的故障特定（Electrical Localization）
最初に行うのは電気解析。
代表手法：
● I-V測定 → リーク / オープン判定。
● OBIRCH → 電流集中箇所を特定。
● TIVA →リーク位置検出。
● Emission Microscopy → 発光異常検出。
目的：壊れた座標を特定する。
【5】物理解析（Physical Analysis）
電気位置が特定された後、物理解析へ移行。
代表手法：
● 光学顕微鏡 → 表面観察。
● SEM（走査電子顕微鏡）→高解像度観察。
● TEM → 原子レベル観察。
● FIB → 断面作製。
● X-ray / CT → 内部非破壊観察。
ここで初めて、故障構造が可視化される。
【6】代表的な故障モード
よく見つかる故障例。
● 配線断線（Open） → EM、加工欠陥。
● ショート（Short） → 残渣、異物。
● ゲート酸化膜破壊 → TDDB、ESD。
● ボイド → はんだ / 配線。
● クラック → 熱応力起因。
故障モード分類は、再発防止の基礎データとなる。
【7】パッケージ起因故障
近年増加。
● バンプクラック
● RDL断線
● デラミネーション
● TSV欠陥
3D・Fan-out化で、解析難易度は急上昇。
【8】プロセス起因 vs 使用起因
原因切り分けが重要。
● 製造起因 ： 初期欠陥、プロセスばらつき
● 使用起因 ：過電圧、熱暴走、湿度環境
責任所在にも直結。
【9】解析難易度が上がる理由
先端ノードでは困難化。
① 配線が見えない（nm）
② 多層化
③ 3D積層
④ 材料多様化
壊れても見つけにくい。
【10】AI・自動解析の進展
近年の進化。
● 欠陥画像のAI分類
● 故障モード自動推定
● ビッグデータ相関解析
● 解析時間短縮
FAもデータサイエンス化。
【11】顧客クレーム対応での役割
FAは技術だけではない。
● 報告書作成
● 原因説明
● 再発防止提案
● 信頼回復
顧客から見れば、企業の誠実性が出る領域。
【12】故障解析チームの構成
典型構成：
● デバイス技術者
● 解析装置エンジニア
● 材料分析者
● プロセス技術者
● 品質保証
総合知が必要。
【13】最新トレンド
進化方向：
● 非破壊3D解析（X-ray CT高解像度化）
● AI欠陥分類
● in-line FA
● ウェハレベル故障解析
● Chiplet間故障切り分け
パッケージ主導で進化中。
【14】まとめ（7-11）
・故障解析は原因究明の科学
・歩留まり改善・信頼性保証の起点
・電気特定 → 物理解析の順序が基本
・SEM / FIB / TEMが主力装置
・3D化で解析難易度は急上昇
・AI解析が次世代FAの中核
【理解チェック】
１．故障解析の基本フローを説明せよ。
２．電気解析を先に行う理由は何か？
３．先端デバイスで故障解析が難しい理由を1つ挙げよ。
４．FAが顧客対応で重要な理由は？
コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。
※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません。
