En xeral, é difícil evitar unha pequena cantidade de fallos no desenvolvemento, produción e uso de dispositivos semicondutores. Coa mellora continua dos requisitos de calidade do produto, a análise de fallos é cada vez máis importante. Ao analizar chips de fallo específicos, pode axudar aos deseñadores de circuítos a atopar os defectos do deseño do dispositivo, a falta de coincidencia dos parámetros do proceso, o deseño non razoable do circuíto periférico ou o mal funcionamento causado polo problema. A necesidade da análise de fallos dos dispositivos semicondutores maniféstase principalmente nos seguintes aspectos:
(1) A análise de fallos é un medio necesario para determinar o mecanismo de falla do chip do dispositivo;
(2) A análise de avarías proporciona a base e a información necesarias para un diagnóstico eficaz de avarías;
(3) A análise de fallos proporciona información de retroalimentación necesaria para que os enxeñeiros de deseño melloren ou arranxen continuamente o deseño do chip e o fagan máis razoable de acordo coa especificación do deseño;
(4) A análise de fallos pode proporcionar o complemento necesario para a proba de produción e proporcionar a base de información necesaria para a optimización do proceso de proba de verificación.
Para a análise de fallos de díodos semicondutores, audions ou circuítos integrados, os parámetros eléctricos deben ser probados primeiro, e despois da inspección da aparencia baixo o microscopio óptico, o envase debe ser eliminado. Mentres se mantén a integridade da función do chip, os cables internos e externos, os puntos de unión e a superficie do chip deben manterse na medida do posible, para prepararse para o seguinte paso da análise.
Usando a microscopía electrónica de varrido e o espectro de enerxía para facer esta análise: incluíndo a observación da morfoloxía microscópica, a busca do punto de falla, a observación e localización do punto de defecto, a medición precisa do tamaño da xeometría microscópica do dispositivo e a distribución de potencial de superficie rugosa e o xuízo lóxico da porta dixital. circuíto (con método de imaxe de contraste de voltaxe); Use espectrómetro ou espectrómetro de enerxía para facer esta análise ten: análise de composición de elementos microscópicos, análise de estrutura do material ou de contaminantes.
01. Defectos superficiais e queimaduras dos dispositivos semicondutores
Os defectos de superficie e a queima de dispositivos semicondutores son modos de falla comúns, como se mostra na Figura 1, que é o defecto da capa purificada do circuíto integrado.
A figura 2 mostra o defecto superficial da capa metalizada do circuíto integrado.
A figura 3 mostra a canle de avaría entre as dúas tiras metálicas do circuíto integrado.
A figura 4 mostra o colapso da tira metálica e a deformación sesgada na ponte de aire no dispositivo de microondas.
A figura 5 mostra a queimada da reixa do tubo de microondas.
A figura 6 mostra o dano mecánico do fío metalizado eléctrico integrado.
A figura 7 mostra a abertura e o defecto do chip do diodo mesa.
A figura 8 mostra a avaría do díodo protector na entrada do circuíto integrado.
A figura 9 mostra que a superficie do chip do circuíto integrado está danada por impacto mecánico.
A figura 10 mostra o quemado parcial do chip do circuíto integrado.
A figura 11 mostra que o chip de díodo rompeuse e queimou gravemente, e os puntos de ruptura convertéronse en estado de fusión.
A figura 12 mostra o chip do tubo de potencia de microondas de nitruro de galio queimado e o punto queimado presenta un estado de pulverización catódica fundida.
02. Avaría electrostática
Os dispositivos semicondutores desde a fabricación, o envasado, o transporte ata a placa de circuíto para a súa inserción, soldadura, montaxe de máquinas e outros procesos están baixo a ameaza de electricidade estática. Neste proceso, o transporte está danado debido ao movemento frecuente e á fácil exposición á electricidade estática xerada polo mundo exterior. Polo tanto, debe prestarse especial atención á protección electrostática durante a transmisión e o transporte para reducir as perdas.
En dispositivos semicondutores con tubo MOS unipolar e circuíto integrado MOS é particularmente sensible á electricidade estática, especialmente o tubo MOS, debido á súa propia resistencia de entrada é moi alta, e a capacitancia do electrodo da fonte de porta é moi pequena, polo que é moi fácil de ser afectado por campo electromagnético externo ou indución electrostática e cargado, e debido á xeración electrostática, é difícil descargar a carga a tempo, polo tanto, é fácil provocar a acumulación de electricidade estática para a avaría instantánea do dispositivo. A forma de avaría electrostática é principalmente unha avaría eléctrica enxeñosa, é dicir, a delgada capa de óxido da reixa está descomposta, formando un burato, que reduce a brecha entre a rede e a fonte ou entre a rede e o drenaxe.
E en relación ao tubo MOS, a capacidade de avaría antiestática do circuíto integrado MOS é relativamente lixeiramente mellor, porque o terminal de entrada do circuíto integrado MOS está equipado cun díodo protector. Unha vez que hai unha gran tensión electrostática ou sobretensión na maioría dos díodos protectores pódese cambiar a terra, pero se a tensión é demasiado alta ou a corrente de amplificación instantánea é demasiado grande, ás veces os díodos de protección serán eles mesmos, como se mostra na figura. 8.
As varias imaxes mostradas na figura 13 son a topografía de avaría electrostática do circuíto integrado MOS. O punto de ruptura é pequeno e profundo, presentando un estado de sputtering fundido.
A figura 14 mostra a aparición da avaría electrostática da cabeza magnética do disco duro dun ordenador.
Hora de publicación: 08-07-2023
