Secara umumnya, adalah sukar untuk mengelakkan sedikit kegagalan dalam pembangunan, pengeluaran dan penggunaan peranti semikonduktor. Dengan peningkatan berterusan keperluan kualiti produk, analisis kegagalan menjadi semakin penting. Dengan menganalisis cip kegagalan tertentu, Ia boleh membantu pereka bentuk litar mencari kecacatan reka bentuk peranti, ketidakpadanan parameter proses, reka bentuk litar persisian yang tidak munasabah atau salah operasi yang disebabkan oleh masalah. Keperluan analisis kegagalan peranti semikonduktor ditunjukkan terutamanya dalam aspek berikut:
(1) Analisis kegagalan adalah cara yang diperlukan untuk menentukan mekanisme kegagalan cip peranti;
(2) Analisis kegagalan menyediakan asas dan maklumat yang diperlukan untuk diagnosis kesalahan yang berkesan;
(3) Analisis kegagalan menyediakan maklumat maklum balas yang diperlukan untuk jurutera reka bentuk untuk terus memperbaiki atau membaiki reka bentuk cip dan menjadikannya lebih munasabah mengikut spesifikasi reka bentuk;
(4) Analisis kegagalan boleh menyediakan tambahan yang diperlukan untuk ujian pengeluaran dan menyediakan asas maklumat yang diperlukan untuk pengoptimuman proses ujian pengesahan.
Untuk analisis kegagalan diod semikonduktor, audion atau litar bersepadu, parameter elektrik harus diuji terlebih dahulu, dan selepas pemeriksaan penampilan di bawah mikroskop optik, pembungkusan harus dikeluarkan. Sambil mengekalkan integriti fungsi cip, petunjuk dalaman dan luaran, titik ikatan dan permukaan cip hendaklah disimpan sejauh mungkin, untuk bersedia untuk langkah analisis seterusnya.
Menggunakan mikroskop elektron pengimbasan dan spektrum tenaga untuk melakukan analisis ini: termasuk pemerhatian morfologi mikroskopik, pencarian titik kegagalan, pemerhatian dan lokasi titik kecacatan, pengukuran tepat saiz geometri mikroskopik peranti dan taburan potensi permukaan kasar dan pertimbangan logik gerbang digital litar (dengan kaedah imej kontras voltan); Gunakan spektrometer tenaga atau spektrometer untuk melakukan analisis ini mempunyai: analisis komposisi unsur mikroskopik, struktur bahan atau analisis bahan pencemar.
01. Kecacatan permukaan dan lecuran peranti semikonduktor
Kecacatan permukaan dan kehabisan peranti semikonduktor adalah kedua-dua mod kegagalan biasa, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, yang merupakan kecacatan lapisan tulen litar bersepadu.
Rajah 2 menunjukkan kecacatan permukaan lapisan logam litar bersepadu.
Rajah 3 menunjukkan saluran pecahan antara dua jalur logam litar bersepadu.
Rajah 4 menunjukkan jalur logam runtuh dan ubah bentuk condong pada jambatan udara dalam peranti gelombang mikro.
Rajah 5 menunjukkan kelesuan grid tiub gelombang mikro.
Rajah 6 menunjukkan kerosakan mekanikal pada wayar logam elektrik bersepadu.
Rajah 7 menunjukkan pembukaan dan kecacatan cip diod mesa.
Rajah 8 menunjukkan pecahan diod pelindung pada input litar bersepadu.
Rajah 9 menunjukkan permukaan cip litar bersepadu rosak akibat hentaman mekanikal.
Rajah 10 menunjukkan kehabisan separa cip litar bersepadu.
Rajah 11 menunjukkan cip diod telah rosak dan terbakar teruk, dan titik pecahan bertukar kepada keadaan lebur.
Rajah 12 menunjukkan cip tiub kuasa gelombang mikro galium nitrida terbakar, dan titik terbakar menunjukkan keadaan terpercik cair.
02. Kerosakan elektrostatik
Peranti semikonduktor daripada pembuatan, pembungkusan, pengangkutan sehingga pada papan litar untuk pemasukan, kimpalan, pemasangan mesin dan proses lain berada di bawah ancaman elektrik statik. Dalam proses ini, pengangkutan rosak akibat pergerakan yang kerap dan terdedah kepada elektrik statik yang dijana oleh dunia luar. Oleh itu, perhatian khusus harus diberikan kepada perlindungan elektrostatik semasa penghantaran dan pengangkutan untuk mengurangkan kerugian.
Dalam peranti semikonduktor dengan tiub MOS unipolar dan litar bersepadu MOS sangat sensitif terhadap elektrik statik, terutamanya tiub MOS, kerana rintangan inputnya sendiri sangat tinggi, dan kapasitans elektrod sumber pintu adalah sangat kecil, jadi sangat mudah untuk menjadi. dipengaruhi oleh medan elektromagnet luaran atau aruhan elektrostatik dan dicas, dan kerana penjanaan elektrostatik, ia adalah sukar untuk menunaikan cas dalam masa, Oleh itu, ia adalah mudah untuk menyebabkan pengumpulan elektrik statik kepada kerosakan serta-merta peranti. Bentuk kerosakan elektrostatik terutamanya kerosakan cerdik elektrik, iaitu, lapisan oksida nipis grid dipecahkan, membentuk lubang jarum, yang memendekkan jurang antara grid dan sumber atau antara grid dan longkang.
Dan berbanding dengan MOS tiub MOS litar bersepadu keupayaan pecahan antistatik adalah agak lebih baik sedikit, kerana terminal input litar bersepadu MOS dilengkapi dengan diod pelindung. Sebaik sahaja terdapat voltan elektrostatik yang besar atau voltan lonjakan ke dalam kebanyakan diod pelindung boleh dialihkan ke tanah, tetapi jika voltan terlalu tinggi atau arus penguatan serta-merta terlalu besar, kadangkala diod pelindung akan sendiri, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8.
Beberapa gambar yang ditunjukkan dalam rajah13 ialah topografi pecahan elektrostatik litar bersepadu MOS. Titik pecahannya kecil dan dalam, menunjukkan keadaan terpercik cair.
Rajah 14 menunjukkan rupa kerosakan elektrostatik kepala magnet cakera keras komputer.
Masa siaran: Jul-08-2023
