Oor die algemeen is dit moeilik om 'n klein hoeveelheid mislukkings in die ontwikkeling, produksie en gebruik van halfgeleiertoestelle te vermy. Met die voortdurende verbetering van produkkwaliteitsvereistes word mislukkingsanalise al hoe belangriker. Deur spesifieke mislukkingsskyfies te analiseer, kan dit stroombaanontwerpers help om die defekte in toestelontwerp, die wanverhouding van prosesparameters, die onredelike ontwerp van randkringe of wanwerking wat deur die probleem veroorsaak word, te vind. Die noodsaaklikheid van mislukkingsanalise van halfgeleiertoestelle word hoofsaaklik in die volgende aspekte gemanifesteer:
(1) Foutenanalise is 'n noodsaaklike manier om die foutmeganisme van die toestelskyfie te bepaal;
(2) Foutenanalise verskaf die nodige basis en inligting vir effektiewe foutdiagnose;
(3) Foutenanalise verskaf die nodige terugvoerinligting vir ontwerpingenieurs om die skyfie-ontwerp voortdurend te verbeter of te herstel en dit meer redelik te maak in ooreenstemming met die ontwerpspesifikasie;
(4) Foutenanalise kan die nodige aanvulling vir produksietoetse verskaf en die nodige inligtingbasis verskaf vir die optimalisering van die verifikasietoetsproses.
Vir die foutanalise van halfgeleierdiodes, klanke of geïntegreerde stroombane, moet elektriese parameters eers getoets word, en na die voorkomsinspeksie onder die optiese mikroskoop, moet die verpakking verwyder word. Terwyl die integriteit van die skyfiefunksie gehandhaaf word, moet die interne en eksterne geleiers, bindingspunte en die oppervlak van die skyfie so ver as moontlik behoue bly, om voor te berei vir die volgende stap van analise.
Gebruik skandeerelektronmikroskopie en energiespektrum om hierdie analise te doen: insluitend die waarneming van die mikroskopiese morfologie, soektog na foutpunte, waarneming en ligging van foutpunte, akkurate meting van die toestel se mikroskopiese geometriegrootte en growwe oppervlakpotensiaalverspreiding en die logiese oordeel van die digitale hekkring (met spanningkontrasbeeldmetode); Gebruik 'n energiespektrometer of spektrometer om hierdie analise te doen, insluitend: mikroskopiese elementsamestellingsanalise, materiaalstruktuur- of besoedelingsanalise.
01. Oppervlakdefekte en brandwonde van halfgeleiertoestelle
Oppervlakdefekte en uitbranding van halfgeleiertoestelle is albei algemene mislukkingsmodusse, soos getoon in Figuur 1, wat die defek van die gesuiwerde laag van die geïntegreerde stroombaan is.
Figuur 2 toon die oppervlakdefek van die gemetalliseerde laag van die geïntegreerde stroombaan.
Figuur 3 toon die deurslagkanaal tussen die twee metaalstroke van die geïntegreerde stroombaan.
Figuur 4 toon die ineenstorting en skeefvervorming van die metaalstrook op die lugbrug in die mikrogolftoestel.
Figuur 5 toon die roosteruitbranding van die mikrogolfbuis.
Figuur 6 toon die meganiese skade aan die geïntegreerde elektriese gemetalliseerde draad.
Figuur 7 toon die opening en defek van die mesa-diode-skyfie.
Figuur 8 toon die uiteensetting van die beskermingsdiode by die ingang van die geïntegreerde stroombaan.
Figuur 9 toon dat die oppervlak van die geïntegreerde stroombaan-skyfie deur meganiese impak beskadig is.
Figuur 10 toon die gedeeltelike uitbranding van die geïntegreerde stroombaan-skyfie.
Figuur 11 toon dat die diode-skyfie afgebreek en erg verbrand is, en die deurslagpunte het in 'n smelttoestand verander.
Figuur 12 toon die galliumnitried-mikrogolfkragbuis-skyfie verbrand, en die verbrande punt toon 'n gesmelte verstuiwingstoestand.
02. Elektrostatiese deurslag
Halfgeleiertoestelle van vervaardiging, verpakking, vervoer tot op die stroombaanbord vir invoeging, sweiswerk, masjienmontering en ander prosesse word bedreig deur statiese elektrisiteit. In hierdie proses word vervoer beskadig as gevolg van gereelde beweging en maklike blootstelling aan die statiese elektrisiteit wat deur die buitewêreld opgewek word. Daarom moet spesiale aandag gegee word aan elektrostatiese beskerming tydens oordrag en vervoer om verliese te verminder.
In halfgeleiertoestelle met unipolêre MOS-buise en MOS-geïntegreerde stroombane is die MOS-buis besonder sensitief vir statiese elektrisiteit, veral as gevolg van die hoë eie insetweerstand en die klein hek-bron-elektrodekapasitansie. Dit is dus baie maklik om deur eksterne elektromagnetiese veld of elektrostatiese induksie beïnvloed te word en gelaai te word. As gevolg van die elektrostatiese opwekking is dit moeilik om die lading betyds te ontlaai. Daarom is dit maklik om die ophoping van statiese elektrisiteit te veroorsaak wat onmiddellike ineenstorting van die toestel veroorsaak. Die vorm van elektrostatiese ineenstorting is hoofsaaklik elektriese vernuftige ineenstorting, dit wil sê, die dun oksiedlaag van die rooster word afgebreek en 'n gaatjie vorm wat die gaping tussen die rooster en die bron of tussen die rooster en die drein kortsluit.
En relatief tot MOS-buis MOS-geïntegreerde stroombane se antistatiese deurslagvermoë is effens beter, omdat die invoerterminale van die MOS-geïntegreerde stroombaan toegerus is met 'n beskermende diode. Sodra daar 'n groot elektrostatiese spanning of piekspanning is, kan die meeste van die beskermende diodes na die grond oorgeskakel word, maar as die spanning te hoog is of die oombliklike versterkingsstroom te groot is, sal die beskermende diodes soms hulself afskakel, soos in Figuur 8 getoon.
Die verskeie prente wat in figuur 13 getoon word, is die elektrostatiese deurslagtopografie van 'n MOS-geïntegreerde stroombaan. Die deurslagpunt is klein en diep, wat 'n gesmelte verstuiwingstoestand verteenwoordig.
Figuur 14 toon die voorkoms van elektrostatiese deurslag van die magnetiese kop van 'n rekenaar se hardeskyf.
Plasingstyd: 8 Julie 2023
