În general, este dificil să se evite o cantitate mică de eșec în dezvoltarea, producția și utilizarea dispozitivelor semiconductoare. Odată cu îmbunătățirea continuă a cerințelor de calitate a produselor, analiza defecțiunilor devine din ce în ce mai importantă. Prin analiza unor cipuri de defecțiuni specifice, poate ajuta proiectanții de circuite să găsească defectele de proiectare a dispozitivului, nepotrivirea parametrilor de proces, designul nerezonabil al circuitului periferic sau funcționarea greșită cauzată de problemă. Necesitatea analizei defecțiunilor dispozitivelor semiconductoare se manifestă în principal în următoarele aspecte:
(1) Analiza defecțiunilor este un mijloc necesar pentru a determina mecanismul de defecțiune al cipului dispozitivului;
(2) Analiza defecțiunilor oferă baza și informațiile necesare pentru diagnosticarea eficientă a defecțiunii;
(3) Analiza defecțiunilor oferă informațiile de feedback necesare inginerilor de proiectare pentru a îmbunătăți sau repara continuu designul cipului și a-l face mai rezonabil în conformitate cu specificațiile de proiectare;
(4) Analiza defecțiunilor poate furniza suplimentul necesar pentru testul de producție și poate oferi baza de informații necesare pentru optimizarea procesului de testare de verificare.
Pentru analiza defecțiunilor diodelor semiconductoare, audionilor sau circuitelor integrate, parametrii electrici trebuie testați mai întâi, iar după inspecția aspectului la microscop optic, ambalajul trebuie îndepărtat. În timp ce se menține integritatea funcției cipului, cablurile interne și externe, punctele de legătură și suprafața cipului trebuie păstrate pe cât posibil, astfel încât să se pregătească pentru următorul pas de analiză.
Utilizarea microscopiei electronice de scanare și a spectrului de energie pentru a face această analiză: inclusiv observarea morfologiei microscopice, căutarea punctului de defecțiune, observarea și localizarea punctului defect, măsurarea precisă a dimensiunii geometriei microscopice a dispozitivului și distribuția potențialului de suprafață brută și judecata logică a porții digitale circuit (cu metoda imaginii cu contrast de tensiune); Utilizați spectrometrul de energie sau spectrometrul pentru a face această analiză are: analiza compoziției elementelor microscopice, analiza structurii materialului sau a poluanților.
01. Defecte de suprafață și arsuri ale dispozitivelor semiconductoare
Defectele de suprafață și arderea dispozitivelor semiconductoare sunt ambele moduri de defecțiune comune, așa cum se arată în Figura 1, care este defectul stratului purificat al circuitului integrat.
Figura 2 prezintă defectul de suprafață al stratului metalizat al circuitului integrat.
Figura 3 prezintă canalul de avarie dintre cele două benzi metalice ale circuitului integrat.
Figura 4 prezintă colapsul benzii metalice și deformarea oblică pe puntea de aer din dispozitivul cu microunde.
Figura 5 arată arderea grilei tubului cu microunde.
Figura 6 prezintă deteriorarea mecanică a firului electric metalizat integrat.
Figura 7 prezintă deschiderea și defectul chipului diodei mesa.
Figura 8 prezintă defecțiunea diodei de protecție la intrarea circuitului integrat.
Figura 9 arată că suprafața cipului circuitului integrat este deteriorată de un impact mecanic.
Figura 10 prezintă arderea parțială a cipul de circuit integrat.
Figura 11 arată cipul diodei a fost defectat și ars grav, iar punctele de defalcare s-au transformat în stare de topire.
Figura 12 arată cipul tubului de putere cu microunde din nitrură de galiu ars, iar punctul ars prezintă o stare de pulverizare topit.
02. Defecțiune electrostatică
Dispozitivele semiconductoare de la fabricare, ambalare, transport până pe placa de circuit pentru inserare, sudare, asamblare a mașinii și alte procese sunt sub amenințarea electricității statice. În acest proces, transportul este deteriorat din cauza mișcării frecvente și a expunerii ușoare la electricitatea statică generată de lumea exterioară. Prin urmare, trebuie acordată o atenție deosebită protecției electrostatice în timpul transmisiei și transportului pentru a reduce pierderile.
În dispozitivele semiconductoare cu tub MOS unipolar și circuit integrat MOS este deosebit de sensibil la electricitatea statică, în special tubul MOS, din cauza rezistenței proprii de intrare este foarte mare, iar capacitatea electrodului sursă-portă este foarte mică, deci este foarte ușor să fie afectat de câmp electromagnetic extern sau inducție electrostatică și încărcat, iar din cauza generării electrostatice, este dificil să se descarce în timp, prin urmare, este ușor să provoace acumularea de electricitate statică la defectarea instantanee a dispozitivului. Forma de defectare electrostatică este în principal defalcare electrică ingenioasă, adică stratul subțire de oxid al rețelei este defalcat, formând un orificiu, care scurtează distanța dintre rețea și sursă sau dintre rețea și scurgere.
Și în raport cu tubul MOS, capacitatea antistatică a circuitului integrat MOS este relativ puțin mai bună, deoarece terminalul de intrare al circuitului integrat MOS este echipat cu diodă de protecție. Odată ce există o tensiune electrostatică mare sau o tensiune de supratensiune în majoritatea diodelor de protecție poate fi comutată la pământ, dar dacă tensiunea este prea mare sau curentul de amplificare instantaneu este prea mare, uneori diodele de protecție vor ele însele, așa cum se arată în figura 8.
Mai multe imagini prezentate în figura 13 sunt topografia de defalcare electrostatică a circuitului integrat MOS. Punctul de defalcare este mic și profund, prezentând o stare de pulverizare topită.
Figura 14 arată aspectul defalcării electrostatice a capului magnetic al hard diskului unui computer.
Ora postării: Iul-08-2023
