Na splošno se je težko izogniti majhnim napakam pri razvoju, proizvodnji in uporabi polprevodniških naprav. Z nenehnim izboljševanjem zahtev glede kakovosti izdelkov postaja analiza napak vedno bolj pomembna. Z analizo specifičnih okvar čipov lahko načrtovalcem vezij pomaga najti napake v zasnovi naprave, neujemanje procesnih parametrov, nerazumno zasnovo perifernega vezja ali napačno delovanje, ki ga povzroča težava. Nujnost analize okvar polprevodniških naprav se kaže predvsem v naslednjih vidikih:
(1) Analiza okvare je potrebno sredstvo za določitev mehanizma okvare čipa naprave;
(2) Analiza napak zagotavlja potrebno podlago in informacije za učinkovito diagnosticiranje napak;
(3) Analiza napak zagotavlja potrebne povratne informacije za oblikovalske inženirje, da nenehno izboljšujejo ali popravljajo zasnovo čipa in jo naredijo bolj razumno v skladu s specifikacijo zasnove;
(4) Analiza napak lahko zagotovi potrebno dopolnitev za proizvodni preskus in zagotovi potrebno informacijsko podlago za optimizacijo postopka preverjanja preskusa.
Za analizo okvar polprevodniških diod, avdionov ali integriranih vezij je treba najprej preizkusiti električne parametre, po pregledu videza pod optičnim mikroskopom pa odstraniti embalažo. Medtem ko ohranjamo celovitost funkcije čipa, je treba notranje in zunanje kable, vezne točke in površino čipa ohraniti čim dlje, da se pripravimo na naslednji korak analize.
Uporaba vrstične elektronske mikroskopije in energijskega spektra za izvedbo te analize: vključno z opazovanjem mikroskopske morfologije, iskanjem okvare, opazovanjem in lokacijo okvare, natančnim merjenjem velikosti mikroskopske geometrije naprave in grobe površinske porazdelitve potenciala ter logično presojo digitalnih vrat. vezje (z metodo kontrastne slike napetosti); Za to analizo uporabite energijski spektrometer ali spektrometer, ki ima: mikroskopsko analizo sestave elementov, strukturo materiala ali analizo onesnaževal.
01. Površinske napake in opekline polprevodniških naprav
Površinske napake in izgorelost polprevodniških naprav sta pogosta načina okvare, kot je prikazano na sliki 1, ki je napaka očiščene plasti integriranega vezja.
Slika 2 prikazuje površinsko napako metalizirane plasti integriranega vezja.
Slika 3 prikazuje prebojni kanal med dvema kovinskima trakoma integriranega vezja.
Slika 4 prikazuje zrušitev kovinskega traku in poševno deformacijo na zračnem mostu v mikrovalovni napravi.
Slika 5 prikazuje izgorevanje mreže mikrovalovne cevi.
Slika 6 prikazuje mehanske poškodbe integrirane električne metalizirane žice.
Slika 7 prikazuje odpiranje in okvaro čipa diode mesa.
Slika 8 prikazuje razpad zaščitne diode na vhodu integriranega vezja.
Slika 9 prikazuje, da je površina čipa integriranega vezja poškodovana zaradi mehanskih udarcev.
Slika 10 prikazuje delno izgorelost čipa integriranega vezja.
Slika 11 prikazuje, da je bil diodni čip pokvarjen in močno opečen, točke razpada pa so se spremenile v stanje taljenja.
Slika 12 prikazuje zgorel čip mikrovalovne napajalne cevi galijevega nitrida, točka zgorevanja pa predstavlja staljeno stanje razprševanja.
02. Elektrostatična razgradnja
Polprevodniške naprave od proizvodnje, pakiranja, transporta do tiskanega vezja za vstavljanje, varjenje, strojno sestavljanje in druge procese ogroža statična elektrika. V tem procesu je transport poškodovan zaradi pogostega premikanja in lahke izpostavljenosti statični elektriki, ki jo ustvarja zunanji svet. Zato je treba posebno pozornost nameniti elektrostatični zaščiti med prenosom in transportom, da se zmanjšajo izgube.
V polprevodniških napravah z unipolarno cevjo MOS in integriranim vezjem MOS je še posebej občutljiva na statično elektriko, zlasti cev MOS, ker je lastna vhodna upornost zelo visoka, kapacitivnost elektrode na vratih pa je zelo majhna, zato jo je zelo enostavno na katerega vpliva zunanje elektromagnetno polje ali elektrostatična indukcija in je naelektren, zaradi nastajanja elektrostatike pa je težko pravočasno izprazniti naboj, zato je lahko povzročiti kopičenje statične elektrike do takojšnje okvare naprave. Oblika elektrostatične razgradnje je predvsem električna iznajdljiva razgradnja, to je, da se tanka oksidna plast mreže razbije in tvori luknjico, ki skrajša režo med mrežo in izvorom ali med mrežo in odtokom.
V primerjavi z MOS cevjo MOS integriranega vezja MOS je antistatična sposobnost razgradnje relativno nekoliko boljša, ker je vhodni terminal integriranega vezja MOS opremljen z zaščitno diodo. Ko pride do velike elektrostatične ali udarne napetosti v večini zaščitnih diod, se lahko preklopi na maso, če pa je napetost previsoka ali je trenutni ojačevalni tok prevelik, se včasih zaščitne diode same vržejo, kot je prikazano na sliki 8.
Več slik, prikazanih na sliki 13, je topografija elektrostatične razgradnje integriranega vezja MOS. Točka razgradnje je majhna in globoka, predstavlja stanje staljenega razprševanja.
Slika 14 prikazuje videz elektrostatičnega preboja magnetne glave trdega diska računalnika.
Čas objave: 8. julij 2023
