Generelt sett er det vanskelig å unngå en liten mengde feil i utvikling, produksjon og bruk av halvlederenheter.Med kontinuerlig forbedring av produktkvalitetskrav, blir feilanalysen mer og mer viktig.Ved å analysere spesifikke feilbrikker, kan det hjelpe kretsdesignere med å finne defektene i enhetsdesign, misforholdet mellom prosessparametere, den urimelige utformingen av perifer krets eller feildrift forårsaket av problemet.Nødvendigheten av feilanalyse av halvlederenheter manifesteres hovedsakelig i følgende aspekter:
(1) Feilanalyse er et nødvendig middel for å bestemme feilmekanismen til enhetsbrikken;
(2) Feilanalyse gir nødvendig grunnlag og informasjon for effektiv feildiagnose;
(3) Feilanalyse gir nødvendig tilbakemeldingsinformasjon for designingeniører for å kontinuerlig forbedre eller reparere brikkedesignet og gjøre det mer rimelig i samsvar med designspesifikasjonen;
(4) Feilanalyse kan gi nødvendig supplement til produksjonstest og gi nødvendig informasjonsgrunnlag for optimalisering av verifikasjonstestprosess.
For feilanalyse av halvlederdioder, audioner eller integrerte kretser, bør elektriske parametere testes først, og etter inspeksjon av utseende under det optiske mikroskopet, bør emballasjen fjernes.Mens integriteten til brikkefunksjonen opprettholdes, bør de interne og eksterne ledningene, bindingspunktene og overflaten til brikken beholdes så langt som mulig, for å forberede seg på neste analysetrinn.
Bruk av skanningselektronmikroskopi og energispektrum for å gjøre denne analysen: inkludert observasjon av den mikroskopiske morfologien, feilpunktsøk, defektpunktobservasjon og plassering, nøyaktig måling av enhetens mikroskopiske geometristørrelse og grove overflatepotensialfordeling og den logiske vurderingen av digital port krets (med spenningskontrast bildemetode);Bruk energispektrometer eller spektrometer for å gjøre denne analysen har: mikroskopisk elementsammensetningsanalyse, materialstruktur eller forurensningsanalyse.
01. Overflatedefekter og brannskader på halvlederenheter
Overflatedefekter og utbrenning av halvlederenheter er begge vanlige feilmoduser, som vist i figur 1, som er defekten til det rensede laget av integrert krets.
Figur 2 viser overflatedefekten til det metalliserte laget av den integrerte kretsen.
Figur 3 viser nedbrytningskanalen mellom de to metallstrimlene til den integrerte kretsen.
Figur 4 viser metallstrimmelens kollaps og skjevdeformasjon på luftbroen i mikrobølgeovnen.
Figur 5 viser grid-utbrentheten til mikrobølgerøret.
Figur 6 viser den mekaniske skaden på den integrerte elektriske metalliserte ledningen.
Figur 7 viser mesa-diodebrikkens åpning og defekt.
Figur 8 viser sammenbruddet av beskyttelsesdioden ved inngangen til den integrerte kretsen.
Figur 9 viser at overflaten til den integrerte kretsbrikken er skadet av mekanisk påvirkning.
Figur 10 viser den delvise utbrenningen av den integrerte kretsbrikken.
Figur 11 viser diodebrikken ble brutt ned og alvorlig brent, og nedbrytningspunktene ble omgjort til smeltetilstand.
Figur 12 viser galliumnitrid-mikrobølgekraftrørbrikken brent, og det brente punktet viser en smeltet sputtering-tilstand.
02. Elektrostatisk sammenbrudd
Halvlederenheter fra produksjon, pakking, transport til på kretskortet for innsetting, sveising, maskinmontering og andre prosesser er truet av statisk elektrisitet.I denne prosessen blir transport skadet på grunn av hyppige bevegelser og lett eksponering for statisk elektrisitet generert av omverdenen.Derfor bør spesiell oppmerksomhet rettes mot elektrostatisk beskyttelse under overføring og transport for å redusere tap.
I halvlederenheter med unipolar MOS-rør og MOS-integrert krets er spesielt følsomme for statisk elektrisitet, spesielt MOS-rør, på grunn av sin egen inngangsmotstand er veldig høy, og gate-kilde-elektrodekapasitansen er veldig liten, så det er veldig enkelt å være påvirket av eksternt elektromagnetisk felt eller elektrostatisk induksjon og ladet, og på grunn av elektrostatisk generering, er det vanskelig å lade ut ladning i tide, Derfor er det lett å forårsake akkumulering av statisk elektrisitet til øyeblikkelig sammenbrudd av enheten.Formen for elektrostatisk nedbrytning er hovedsakelig elektrisk genial nedbrytning, det vil si at det tynne oksidlaget i rutenettet brytes ned, og danner et pinhole, som kortslutter gapet mellom gitteret og kilden eller mellom gitteret og avløpet.
Og i forhold til MOS-rør er MOS-integrert krets antistatisk nedbrytningsevne relativt litt bedre, fordi inngangsterminalen til MOS-integrert krets er utstyrt med beskyttelsesdiode.Når det er en stor elektrostatisk spenning eller overspenning inn i de fleste av beskyttelsesdiodene, kan de slås til bakken, men hvis spenningen er for høy eller den øyeblikkelige forsterkningsstrømmen er for stor, vil noen ganger beskyttelsesdiodene selv, som vist i figuren. 8.
De mange bildene vist i figur 13 er den elektrostatiske sammenbruddstopografien til MOS-integrert krets.Nedbrytningspunktet er lite og dypt, og presenterer en smeltet forstøvningstilstand.
Figur 14 viser utseendet til elektrostatisk sammenbrudd av magnethodet til en datamaskinharddisk.
Innleggstid: Jul-08-2023