失效分析技术是研究电子元器件产品失效机理、提高产品良率和可靠性的重要手段。随着现代半导体制造技术从深亚微米时代进入纳米时代,开展失效分析的难度越来越大,必须借助更加先进、精确的设备与技术,辅以合理的失效分析步骤,才能提高失效分析的成功率。失效定位是失效分析中的关键环节,快速准确地进行失效定位是揭示失效机理的基础,先进的失效定位技术是失效分析的利器。本论文利用光发射显微镜(EMMI)、激光光束诱导阻抗变化测试(OBIRCH)及先进的激励源诱导故障测试(SIFT)等失效定位技术,结合扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)及反应离子刻蚀(RIE)等微结构分析和样品处理手段,对相关器件和电路进行失效分析,研究其失效模式与失效机理,并结合实际案例给出最佳的失效分析方案。本论文首先从分析器件的失效模式和失效机理两方面着手进行研究。就失效模式而言,半导体器件主要的失效模式包括漏电、短路、开路、参数漂移及功能失效；就失效机理而言,典型的失效机理包括静电放电(ESD)、过电应力(EOS)、工艺缺陷及封装缺陷等。结合失效案例,分别对每一种失效机理进行了深入研究,总结了失效模式与失效机理的对应关系。其次,本论文以失效分析技术的流程为主线,研究了失效分析过程中重要的分析手段与仪器,包括X-Ray、C-SAM等无损检测手段、EMMI、OBIRCH等电性能失效分技术及SEM、FIB等物理失效分析技术,着重研究了SIFT这一最先进的失效定位技术的应用。利用SIFT技术对不同样品进行了nA级漏电流、欧姆短路、金属互连缺陷等失效点的定位,并借助SEM、FIB等微分析手段对失效机理进行了研究。实验结果表明,SIFT技术精确度高,适用范围更广泛,可以弥补常规失效定位技术的不足。最后,本论文基于绝缘体上硅(SOI)电路和器件的可靠性筛选试验,对老炼筛选试验、高温贮存试验、恒定加速度筛选试验所剔除的失效样品进行了失效分析,研究其失效模式,揭示其失效机理。通过对失效机理的研究,详细分析了影响SOI电路和器件可靠性的因素,并结合设计、工艺及原材料等环节提出了对策和改进措施,达到提高可靠性的目的。经过大量的失效分析工作,最终提炼出了针对SOI电路更科学有效的失效分析方法。