Взагалі кажучи, важко уникнути невеликих збоїв у розробці, виробництві та використанні напівпровідникових приладів. З постійним удосконаленням вимог до якості продукції аналіз несправностей стає все більш важливим. Аналізуючи конкретні несправні мікросхеми, це може допомогти розробникам схем знайти дефекти конструкції пристрою, невідповідність параметрів процесу, необґрунтовану конструкцію периферійної схеми або неправильну роботу, викликану проблемою. Необхідність аналізу відмов напівпровідникових приладів в основному проявляється в таких аспектах:
(1) Аналіз відмови є необхідним засобом для визначення механізму відмови мікросхеми пристрою;
(2) аналіз несправностей забезпечує необхідну основу та інформацію для ефективної діагностики несправностей;
(3) Аналіз відмов надає необхідну інформацію для зворотного зв’язку для інженерів-конструкторів, щоб постійно вдосконалювати або ремонтувати дизайн чіпа та робити його більш розумним відповідно до специфікації проекту;
(4) Аналіз відмов може забезпечити необхідне доповнення для виробничих випробувань і забезпечити необхідну інформаційну основу для оптимізації процесу верифікаційних випробувань.
Для аналізу несправностей напівпровідникових діодів, аудіонів або інтегральних схем спочатку слід перевірити електричні параметри, а після перевірки зовнішнього вигляду під оптичним мікроскопом слід зняти упаковку. Зберігаючи цілісність функції чіпа, внутрішні та зовнішні виводи, точки з’єднання та поверхню чіпа слід зберігати якомога далі, щоб підготуватися до наступного етапу аналізу.
Використання скануючої електронної мікроскопії та енергетичного спектру для цього аналізу: включаючи спостереження за мікроскопічною морфологією, пошук точок відмови, спостереження та розташування дефектних точок, точне вимірювання розміру мікроскопічної геометрії пристрою та розподілу потенціалу шорсткої поверхні та логічне оцінювання цифрових воріт. схема (з методом контрастного зображення напруги); Використовуйте енергетичний спектрометр або спектрометр, щоб зробити цей аналіз: аналіз мікроскопічного елементного складу, структури матеріалу або аналіз забруднюючих речовин.
01. Поверхневі дефекти та прогари напівпровідникових приладів
Поверхневі дефекти та вигоряння напівпровідникових пристроїв є типовими видами відмови, як показано на малюнку 1, який є дефектом очищеного шару інтегральної схеми.
На рис.2 зображено поверхневий дефект металізованого шару інтегральної мікросхеми.
На малюнку 3 показано канал пробою між двома металевими смугами інтегральної схеми.
На малюнку 4 показано згортання металевої стрічки та косу деформацію на повітряному мосту в мікрохвильовому пристрої.
На малюнку 5 показано перегорання сітки мікрохвильової трубки.
На малюнку 6 показано механічне пошкодження інтегрованого електричного металізованого проводу.
На малюнку 7 показано відкриття та дефект мікросхеми меза-діода.
На малюнку 8 показаний пробій захисного діода на вході інтегральної мікросхеми.
На малюнку 9 видно, що поверхня мікросхеми інтегральної мікросхеми пошкоджена механічним впливом.
На малюнку 10 показано часткове вигоряння мікросхеми інтегральної схеми.
На малюнку 11 показано, що мікросхема діода була зламана та сильно обгоріла, а точки пробою перейшли в стан плавлення.
На малюнку 12 показано згорілий чіп силової мікрохвильової трубки з нітриду галію, а точка згоряння представляє стан розплавленого розпилення.
02. Електростатичний пробій
Напівпровідникові пристрої від виробництва, пакування, транспортування до друкованої плати для вставки, зварювання, складання машини та інших процесів знаходяться під загрозою статичної електрики. У цьому процесі транспорт пошкоджується через часті переміщення та легкий вплив статичної електрики, що створюється зовнішнім світом. Тому особливу увагу слід приділяти електростатичному захисту під час передачі та транспортування, щоб зменшити втрати.
У напівпровідникових пристроях з уніполярною МОП-трубкою та інтегральною МОП-схемою особливо чутлива до статичної електрики, особливо МОП-трубка, оскільки її власний вхідний опір дуже високий, а ємність електрода затвор-витік дуже мала, тому її дуже легко перевірити. під впливом зовнішнього електромагнітного поля або електростатичної індукції та заряджений, і через електростатичне генерування важко вчасно розрядити заряд, тому легко спричинити накопичення статичної електрики до миттєвої поломки пристрою. Формою електростатичного пробою є переважно електричний пробій, тобто тонкий оксидний шар сітки руйнується, утворюючи отвір, який скорочує проміжок між сіткою та джерелом або між сіткою та стоком.
Порівняно з МОП-трубкою МОП-інтегральна схема антистатичного пробою відносно трохи краща, оскільки вхідна клема МОП-схеми оснащена захисним діодом. Коли виникає велика електростатична напруга або стрибок напруги, більшість захисних діодів можна заземлити, але якщо напруга занадто висока або миттєвий струм підсилення занадто великий, іноді захисні діоди будуть самі, як показано на малюнку 8.
Кілька зображень, показаних на малюнку 13, є топографією електростатичного пробою інтегральної мікросхеми MOS. Точка пробою невелика і глибока, представляючи розплавлений стан розпилення.
На малюнку 14 показано зовнішній вигляд електростатичного пробою магнітної головки жорсткого диска комп'ютера.
Час публікації: 08 липня 2023 р
