En termes generals, és difícil evitar una petita fallada en el desenvolupament, producció i ús de dispositius semiconductors. Amb la millora contínua dels requisits de qualitat del producte, l'anàlisi de fallades és cada cop més important. Mitjançant l'anàlisi de xips de fallada específics, pot ajudar els dissenyadors de circuits a trobar els defectes del disseny del dispositiu, el desajust dels paràmetres del procés, el disseny no raonable del circuit perifèric o el mal funcionament causat pel problema. La necessitat de l'anàlisi de fallades dels dispositius semiconductors es manifesta principalment en els aspectes següents:
(1) L'anàlisi de fallades és un mitjà necessari per determinar el mecanisme de fallada del xip del dispositiu;
(2) L'anàlisi de fallades proporciona la base i la informació necessàries per a un diagnòstic efectiu de fallades;
(3) L'anàlisi de fallades proporciona la informació de retroalimentació necessària perquè els enginyers de disseny millorin o reparin contínuament el disseny del xip i el facin més raonable d'acord amb l'especificació del disseny;
(4) L'anàlisi de fallades pot proporcionar el complement necessari per a la prova de producció i proporcionar la base d'informació necessària per a l'optimització del procés de prova de verificació.
Per a l'anàlisi de fallades de díodes semiconductors, audions o circuits integrats, primer s'han de provar els paràmetres elèctrics i, després de la inspecció de l'aparença sota el microscopi òptic, s'ha de treure l'embalatge. Mentre es manté la integritat de la funció del xip, els cables interns i externs, els punts d'enllaç i la superfície del xip s'han de mantenir tant com sigui possible per preparar-se per al següent pas d'anàlisi.
Utilitzant la microscòpia electrònica d'escaneig i l'espectre d'energia per fer aquesta anàlisi: incloent l'observació de la morfologia microscòpica, la cerca de punts de fallada, l'observació i la ubicació del punt de defecte, la mesura precisa de la mida de la geometria microscòpica del dispositiu i la distribució del potencial de superfície rugosa i el judici lògic de la porta digital circuit (amb mètode d'imatge de contrast de voltatge); Utilitzar l'espectròmetre o espectròmetre d'energia per fer aquesta anàlisi té: anàlisi de composició d'elements microscòpics, anàlisi de l'estructura del material o anàlisi de contaminants.
01. Defectes superficials i cremades dels dispositius semiconductors
Els defectes superficials i la cremada dels dispositius semiconductors són modes de falla habituals, tal com es mostra a la figura 1, que és el defecte de la capa purificada del circuit integrat.
La figura 2 mostra el defecte superficial de la capa metal·litzada del circuit integrat.
La figura 3 mostra el canal d'avaria entre les dues tires metàl·liques del circuit integrat.
La figura 4 mostra el col·lapse de la cinta metàl·lica i la deformació esbiaixada al pont d'aire del dispositiu de microones.
La figura 5 mostra l'esgotament de la graella del tub de microones.
La figura 6 mostra el dany mecànic al cable elèctric metal·litzat integrat.
La figura 7 mostra l'obertura i el defecte del xip del díode mesa.
La figura 8 mostra l'avaria del díode protector a l'entrada del circuit integrat.
La figura 9 mostra que la superfície del xip del circuit integrat està danyada per un impacte mecànic.
La figura 10 mostra l'esgotament parcial del xip del circuit integrat.
La figura 11 mostra que el xip del díode es va trencar i es va cremar greument i els punts de ruptura es van convertir en estat de fusió.
La figura 12 mostra el xip del tub de potència de microones de nitrur de gal·li cremat i el punt cremat presenta un estat de sputtering fos.
02. Avaria electrostàtica
Els dispositius semiconductors des de la fabricació, l'embalatge, el transport fins a la placa de circuit per a la inserció, la soldadura, el muntatge de màquines i altres processos estan sota l'amenaça d'electricitat estàtica. En aquest procés, el transport es fa malbé a causa del moviment freqüent i de la fàcil exposició a l'electricitat estàtica generada pel món exterior. Per tant, s'ha de prestar especial atenció a la protecció electrostàtica durant la transmissió i el transport per reduir les pèrdues.
En dispositius semiconductors amb tub MOS unipolar i circuit integrat MOS és especialment sensible a l'electricitat estàtica, especialment el tub MOS, a causa de la seva pròpia resistència d'entrada és molt alta, i la capacitat de l'elèctrode de la porta és molt petita, de manera que és molt fàcil de ser afectat per camp electromagnètic extern o inducció electrostàtica i carregat, i a causa de la generació electrostàtica, és difícil descarregar la càrrega a temps, per tant, és fàcil provocar l'acumulació d'electricitat estàtica a la ruptura instantània del dispositiu. La forma d'avaria electrostàtica és principalment una avaria elèctrica enginyosa, és a dir, la fina capa d'òxid de la xarxa es trenca, formant un forat, que escurça el buit entre la xarxa i la font o entre la xarxa i el desguàs.
I en relació amb el tub MOS, la capacitat d'avaria antiestàtica del circuit integrat MOS és relativament lleugerament millor, perquè el terminal d'entrada del circuit integrat MOS està equipat amb un díode protector. Una vegada que hi hagi una gran tensió electrostàtica o sobretensió a la majoria dels díodes protectors, es pot canviar a terra, però si la tensió és massa alta o el corrent d'amplificació instantània és massa gran, de vegades els díodes protectors es faran ells mateixos, com es mostra a la figura. 8.
Les diverses imatges que es mostren a la figura 13 són la topografia d'avaria electrostàtica del circuit integrat MOS. El punt de ruptura és petit i profund, presentant un estat de sputtering fos.
La figura 14 mostra l'aparició d'una ruptura electrostàtica del capçal magnètic del disc dur d'un ordinador.
Hora de publicació: 08-jul-2023
