Най-общо казано, трудно е да се избегнат малки грешки в разработването, производството и използването на полупроводникови устройства. С непрекъснатото подобряване на изискванията за качество на продукта, анализът на неизправностите става все по-важен. Чрез анализиране на специфични повредени чипове, той може да помогне на дизайнерите на схеми да открият дефектите в дизайна на устройството, несъответствието на параметрите на процеса, неразумния дизайн на периферната верига или неправилната работа, причинена от проблема. Необходимостта от анализ на отказите на полупроводникови устройства се проявява главно в следните аспекти:
(1) Анализът на повредата е необходимо средство за определяне на механизма на повреда на чипа на устройството;
(2) Анализът на отказите предоставя необходимата основа и информация за ефективна диагностика на дефекти;
(3) Анализът на неизправностите предоставя необходимата обратна информация за инженерите-конструктори, за да подобряват или поправят непрекъснато дизайна на чипа и да го направят по-разумен в съответствие с проектната спецификация;
(4) Анализът на неизправностите може да осигури необходимата добавка за производствения тест и да осигури необходимата информационна основа за оптимизиране на процеса на тестване за проверка.
За анализ на повредата на полупроводникови диоди, аудиони или интегрални схеми първо трябва да се тестват електрическите параметри и след проверка на външния вид под оптичен микроскоп опаковката трябва да се отстрани. Докато се поддържа целостта на функцията на чипа, вътрешните и външните проводници, точките на свързване и повърхността на чипа трябва да се запазят, доколкото е възможно, така че да се подготви за следващата стъпка на анализ.
Използване на сканираща електронна микроскопия и енергиен спектър за извършване на този анализ: включително наблюдение на микроскопичната морфология, търсене на точка на повреда, наблюдение и местоположение на точка на дефект, точно измерване на размера на микроскопичната геометрия на устройството и разпределението на грапавия повърхностен потенциал и логическата преценка на цифровия порт схема (с метод на контрастно изображение на напрежение); Използвайте енергиен спектрометър или спектрометър, за да направите този анализ, който има: анализ на състава на микроскопични елементи, структура на материала или анализ на замърсители.
01. Повърхностни дефекти и изгаряния на полупроводникови устройства
Повърхностните дефекти и изгарянето на полупроводникови устройства са често срещани режими на повреда, както е показано на фигура 1, което е дефектът на пречистения слой на интегралната схема.
Фигура 2 показва повърхностния дефект на метализирания слой на интегралната схема.
Фигура 3 показва канала за разрушаване между двете метални ленти на интегралната схема.
Фигура 4 показва свиването на металната лента и изкривяването на деформацията на въздушния мост в микровълновото устройство.
Фигура 5 показва изгарянето на решетката на микровълновата тръба.
Фигура 6 показва механичната повреда на интегрирания електрически метализиран проводник.
Фигура 7 показва отварянето и дефекта на меза диодния чип.
Фигура 8 показва разбивката на защитния диод на входа на интегралната схема.
Фигура 9 показва, че повърхността на чипа на интегралната схема е повредена от механичен удар.
Фигура 10 показва частично изгаряне на чипа с интегрална схема.
Фигура 11 показва, че диодният чип е разбит и силно изгорен, а точките на разрушаване са се превърнали в състояние на топене.
Фигура 12 показва изгорял чип на микровълнова захранваща тръба от галиев нитрид и точката на изгаряне представлява състояние на разтопено разпръскване.
02. Електростатичен пробив
Полупроводниковите устройства от производството, опаковането, транспортирането до печатната платка за вмъкване, заваряване, машинно сглобяване и други процеси са под заплахата от статично електричество. В този процес транспортът се поврежда поради честото движение и лесното излагане на статичното електричество, генерирано от външния свят. Следователно трябва да се обърне специално внимание на електростатичната защита по време на предаване и транспортиране, за да се намалят загубите.
В полупроводникови устройства с униполярна MOS тръба и MOS интегрална схема е особено чувствителна към статично електричество, особено MOS тръба, тъй като нейното собствено входно съпротивление е много високо, а капацитетът на електрода на порта-източник е много малък, така че е много лесно да бъде повлиян от външно електромагнитно поле или електростатична индукция и зареден, и поради електростатичното генериране е трудно да се разреди зарядът навреме, следователно е лесно да се предизвика натрупване на статично електричество до мигновена повреда на устройството. Формата на електростатичното разрушаване е главно гениално електрическо разрушаване, тоест тънкият оксиден слой на решетката се разрушава, образувайки дупка, която съкращава празнината между решетката и източника или между решетката и дренажа.
И в сравнение с MOS тръба MOS интегралната схема на антистатична способност за разрушаване е сравнително малко по-добра, тъй като входният терминал на MOS интегралната схема е оборудван със защитен диод. След като има голямо електростатично напрежение или пренапрежение в повечето от защитните диоди може да се превключи към земята, но ако напрежението е твърде високо или моментният ток на усилване е твърде голям, понякога защитните диоди сами ще го направят, както е показано на фигура 8.
Няколко снимки, показани на фигура 13, са топографията на електростатичен пробив на MOS интегрална схема. Точката на разпадане е малка и дълбока, представяйки състояние на разтопено разпръскване.
Фигура 14 показва появата на електростатичен срив на магнитната глава на компютърен твърд диск.
Време на публикуване: 08 юли 2023 г
