Generelt er det svært at undgå en lille mængde fejl i udviklingen, produktionen og brugen af halvlederenheder. Med den løbende forbedring af produktkvalitetskravene bliver fejlanalysen mere og mere vigtig. Ved at analysere specifikke fejlchips kan det hjælpe kredsløbsdesignere med at finde defekter i enhedsdesign, misforhold mellem procesparametre, det urimelige design af perifert kredsløb eller fejlbetjening forårsaget af problemet. Nødvendigheden af fejlanalyse af halvlederenheder manifesteres hovedsageligt i følgende aspekter:
(1) Fejlanalyse er et nødvendigt middel til at bestemme fejlmekanismen for enhedschippen;
(2) Fejlanalyse giver det nødvendige grundlag og information til effektiv fejldiagnose;
(3) Fejlanalyse giver nødvendig feedback-information til designingeniører for løbende at forbedre eller reparere chipdesignet og gøre det mere rimeligt i overensstemmelse med designspecifikationen;
(4) Fejlanalyse kan give nødvendigt supplement til produktionstest og give nødvendigt informationsgrundlag for optimering af verifikationstestproces.
Til fejlanalyse af halvlederdioder, audioner eller integrerede kredsløb skal elektriske parametre testes først, og efter inspektionen af udseendet under det optiske mikroskop skal emballagen fjernes. Mens integriteten af chipfunktionen bevares, skal de interne og eksterne ledninger, bindingspunkter og overfladen af chip bevares så vidt muligt for at forberede det næste analysetrin.
Brug af scanningselektronmikroskopi og energispektrum til at udføre denne analyse: inklusive observation af den mikroskopiske morfologi, fejlpunktsøgning, defektpunktobservation og placering, nøjagtig måling af enhedens mikroskopiske geometristørrelse og ru overfladepotentialefordeling og den logiske bedømmelse af digital gate kredsløb (med spændingskontrastbilledmetode); Brug energispektrometer eller spektrometer til at gøre denne analyse har: mikroskopisk elementsammensætningsanalyse, materialestruktur eller forureningsanalyse.
01. Overfladefejl og forbrændinger af halvlederenheder
Overfladedefekter og udbrænding af halvlederenheder er begge almindelige fejltilstande, som vist i figur 1, som er defekten i det rensede lag af integreret kredsløb.
Figur 2 viser overfladedefekten af det metalliserede lag af det integrerede kredsløb.
Figur 3 viser nedbrydningskanalen mellem de to metalstrimler i det integrerede kredsløb.
Figur 4 viser metalstrimlens kollaps og skæv deformation på luftbroen i mikrobølgeanordningen.
Figur 5 viser gitterudbrændingen af mikrobølgerøret.
Figur 6 viser den mekaniske skade på den integrerede elektriske metalliserede ledning.
Figur 7 viser mesa diode chip åbning og defekt.
Figur 8 viser nedbrydningen af beskyttelsesdioden ved indgangen til det integrerede kredsløb.
Figur 9 viser, at overfladen af den integrerede kredsløbschip er beskadiget af mekanisk stød.
Figur 10 viser den delvise udbrænding af den integrerede kredsløbschip.
Figur 11 viser diodechippen blev nedbrudt og alvorligt forbrændt, og nedbrydningspunkterne vendte til smeltende tilstand.
Figur 12 viser galliumnitrid-mikrobølgeeffektrør-chippen brændt, og det brændte punkt viser en smeltet sputtering-tilstand.
02. Elektrostatisk nedbrud
Halvlederenheder fra fremstilling, emballering, transport indtil på printpladen til indsættelse, svejsning, maskinsamling og andre processer er truet af statisk elektricitet. I denne proces bliver transport beskadiget på grund af hyppige bevægelser og let eksponering for den statiske elektricitet, der genereres af omverdenen. Derfor bør der lægges særlig vægt på elektrostatisk beskyttelse under transmission og transport for at reducere tab.
I halvlederenheder med unipolært MOS-rør og MOS-integreret kredsløb er det særligt følsomt over for statisk elektricitet, især MOS-rør, på grund af dets egen indgangsmodstand er meget høj, og gate-source elektrodekapacitansen er meget lille, så det er meget nemt at være påvirket af eksternt elektromagnetisk felt eller elektrostatisk induktion og opladet, og på grund af den elektrostatiske generering er det vanskeligt at aflade ladning i tide, Derfor er det let at forårsage akkumulering af statisk elektricitet til enhedens øjeblikkelige nedbrydning. Formen for elektrostatisk nedbrydning er hovedsageligt elektrisk genial nedbrydning, det vil sige, at gitterets tynde oxidlag nedbrydes og danner et nålehul, som kortslutter mellemrummet mellem gitteret og kilden eller mellem gitteret og afløbet.
Og i forhold til MOS-rør er MOS integreret kredsløbs antistatiske nedbrydningsevne relativt lidt bedre, fordi indgangsterminalen på MOS integreret kredsløb er udstyret med beskyttelsesdiode. Når der først er en stor elektrostatisk spænding eller overspænding i de fleste af beskyttelsesdioderne, kan de skiftes til jorden, men hvis spændingen er for høj eller den øjeblikkelige forstærkningsstrøm er for stor, vil beskyttelsesdioderne nogle gange selv, som vist i figuren 8.
De flere billeder vist i figur 13 er den elektrostatiske nedbrydningstopografi af MOS integrerede kredsløb. Nedbrydningspunktet er lille og dybt og præsenterer en smeltet forstøvningstilstand.
Figur 14 viser udseendet af elektrostatisk nedbrydning af magnethovedet på en computerharddisk.
Indlægstid: Jul-08-2023
