Obecně lze říci, že je obtížné vyhnout se malému množství neúspěchů při vývoji, výrobě a používání polovodičových součástek. S neustálým zlepšováním požadavků na kvalitu výrobků se analýza poruch stává stále důležitější. Analýzou konkrétních poruchových čipů může pomoci návrhářům obvodů najít vady návrhu zařízení, nesoulad procesních parametrů, nepřiměřený návrh periferního obvodu nebo nesprávnou funkci způsobenou problémem. Nutnost analýzy poruch polovodičových součástek se projevuje především v následujících aspektech:
(1) Analýza poruch je nezbytným prostředkem k určení mechanismu selhání čipu zařízení;
(2) Analýza poruch poskytuje nezbytný základ a informace pro účinnou diagnostiku poruch;
(3) Analýza poruch poskytuje konstruktérům potřebné informace zpětné vazby, aby mohli neustále zlepšovat nebo opravovat návrh čipu a učinit jej rozumnějším v souladu se specifikací návrhu;
(4) Analýza poruch může poskytnout nezbytný doplněk pro výrobní zkoušku a poskytnout nezbytnou informační základnu pro optimalizaci procesu ověřovacích zkoušek.
Pro analýzu poruch polovodičových diod, audionů nebo integrovaných obvodů by měly být nejprve otestovány elektrické parametry a po kontrole vzhledu pod optickým mikroskopem by měl být odstraněn obal. Při zachování integrity funkce čipu by měly být vnitřní a vnější vodiče, spojovací body a povrch čipu co nejdále, aby bylo možné připravit další krok analýzy.
Pomocí rastrovací elektronové mikroskopie a energetického spektra k provedení této analýzy: včetně pozorování mikroskopické morfologie, hledání místa selhání, pozorování a umístění defektního místa, přesného měření velikosti mikroskopické geometrie zařízení a hrubé distribuce povrchového potenciálu a logického posouzení digitální brány obvod (s metodou napěťového kontrastu); K provedení této analýzy použijte energetický spektrometr nebo spektrometr: mikroskopická analýza složení prvků, struktura materiálu nebo analýza znečišťujících látek.
01. Povrchové vady a propaly polovodičových součástek
Povrchové vady a vyhoření polovodičových součástek jsou oba běžné způsoby poruchy, jak je znázorněno na obrázku 1, což je vada vyčištěné vrstvy integrovaného obvodu.
Obrázek 2 ukazuje povrchovou vadu pokovené vrstvy integrovaného obvodu.
Obrázek 3 ukazuje průrazný kanál mezi dvěma kovovými proužky integrovaného obvodu.
Obrázek 4 ukazuje zhroucení a šikmou deformaci kovového pásu na vzduchovém můstku v mikrovlnném zařízení.
Obrázek 5 ukazuje vyhoření mřížky mikrovlnné trubice.
Obrázek 6 ukazuje mechanické poškození integrovaného elektrického metalizovaného drátu.
Obrázek 7 ukazuje otevření a defekt mesa diodového čipu.
Obrázek 8 ukazuje průraz ochranné diody na vstupu integrovaného obvodu.
Obrázek 9 ukazuje, že povrch čipu integrovaného obvodu je poškozen mechanickým nárazem.
Obrázek 10 ukazuje částečné vyhoření čipu integrovaného obvodu.
Obrázek 11 ukazuje, že diodový čip byl rozbit a vážně spálen a body průrazu přešly do stavu tání.
Obrázek 12 ukazuje spálený čip mikrovlnné elektrické trubice z nitridu galia a spálený bod představuje roztavený stav rozprašování.
02. Elektrostatický průraz
Polovodičová zařízení od výroby, balení, přepravy až po obvodovou desku pro vkládání, svařování, strojní montáž a další procesy jsou pod hrozbou statické elektřiny. Při tomto procesu dochází k poškození přepravy kvůli častému pohybu a snadnému vystavení statické elektřině generované vnějším světem. Proto je třeba věnovat zvláštní pozornost elektrostatické ochraně během přenosu a přepravy, aby se snížily ztráty.
V polovodičových součástkách s unipolární elektronkou MOS a integrovaným obvodem MOS je zvláště citlivá na statickou elektřinu, zejména elektronka MOS, protože její vlastní vstupní odpor je velmi vysoký a kapacita hradlové elektrody je velmi malá, takže je velmi snadné ji ovlivněna vnějším elektromagnetickým polem nebo elektrostatickou indukcí a nabitá a kvůli elektrostatickému generování je obtížné vybít náboj včas, proto je snadné způsobit akumulaci statické elektřiny k okamžitému poškození zařízení. Formou elektrostatického průrazu je především elektrický důmyslný průraz, to znamená, že se rozbije tenká oxidová vrstva mřížky a vytvoří se dírka, která zkrátí mezeru mezi mřížkou a zdrojem nebo mezi mřížkou a odpadem.
A v porovnání s MOS elektronkou je antistatická průraznost MOS integrovaného obvodu relativně o něco lepší, protože vstupní svorka MOS integrovaného obvodu je vybavena ochrannou diodou. Jakmile dojde k velkému elektrostatickému napětí nebo rázovému napětí do většiny ochranných diod, lze sepnout na zem, ale pokud je napětí příliš vysoké nebo okamžitý zesilovací proud příliš velký, někdy se ochranné diody samy odpojí, jak je znázorněno na obrázku 8.
Několik obrázků na obrázku 13 je topografie elektrostatického průrazu integrovaného obvodu MOS. Bod průrazu je malý a hluboký, představuje roztavený rozprašovací stav.
Obrázek 14 ukazuje vzhled elektrostatického průrazu magnetické hlavy pevného disku počítače.
Čas odeslání: Červenec-08-2023
