Općenito govoreći, teško je izbjeći malu količinu kvarova u razvoju, proizvodnji i uporabi poluvodičkih uređaja. Sa stalnim poboljšanjem zahtjeva za kvalitetu proizvoda, analiza kvarova postaje sve važnija. Analizom specifičnih neispravnih čipova može pomoći dizajnerima sklopova pronaći nedostatke u dizajnu uređaja, neusklađenost procesnih parametara, nerazuman dizajn perifernog kruga ili neispravan rad uzrokovan problemom. Nužnost analize kvarova poluvodičkih elemenata uglavnom se očituje u sljedećim aspektima:
(1) Analiza kvara neophodno je sredstvo za utvrđivanje mehanizma kvara čipa uređaja;
(2) Analiza kvara pruža potrebnu osnovu i informacije za učinkovitu dijagnozu kvara;
(3) Analiza kvarova pruža potrebne povratne informacije za inženjere dizajna kako bi kontinuirano poboljšavali ili popravljali dizajn čipa i učinili ga razumnijim u skladu sa specifikacijom dizajna;
(4) Analiza kvarova može pružiti potrebnu nadopunu proizvodnom ispitivanju i osigurati potrebnu informacijsku osnovu za optimizaciju procesa verifikacije ispitivanja.
Za analizu kvara poluvodičkih dioda, audiona ili integriranih sklopova prvo treba ispitati električne parametre, a nakon pregleda izgleda pod optičkim mikroskopom ukloniti ambalažu. Uz održavanje integriteta funkcije čipa, unutarnje i vanjske vodove, točke spajanja i površinu čipa treba zadržati što je dalje moguće, kako bi se pripremili za sljedeći korak analize.
Korištenje skenirajuće elektronske mikroskopije i energetskog spektra za ovu analizu: uključujući promatranje mikroskopske morfologije, traženje točaka kvara, promatranje i lokaciju defektnih točaka, točno mjerenje veličine mikroskopske geometrije uređaja i raspodjele potencijala hrapave površine i logičku procjenu digitalnih vrata sklop (s metodom slike kontrasta napona); Koristite energetski spektrometar ili spektrometar za ovu analizu ima: mikroskopsku analizu sastava elemenata, strukturu materijala ili analizu zagađivača.
01. Površinske greške i opekline poluvodičkih elemenata
Površinski defekti i izgaranje poluvodičkih uređaja uobičajeni su načini kvara, kao što je prikazano na slici 1, a to je defekt pročišćenog sloja integriranog kruga.
Slika 2 prikazuje površinski defekt metaliziranog sloja integriranog kruga.
Slika 3 prikazuje probojni kanal između dvije metalne trake integriranog kruga.
Slika 4 prikazuje kolaps metalne trake i zakrivljenu deformaciju na zračnom mostu u mikrovalnom uređaju.
Slika 5 prikazuje izgaranje rešetke mikrovalne cijevi.
Slika 6 prikazuje mehaničko oštećenje integrirane električne metalizirane žice.
Slika 7 prikazuje otvaranje i defekt čipa mesa diode.
Slika 8 prikazuje proboj zaštitne diode na ulazu integriranog sklopa.
Slika 9 pokazuje da je površina čipa integriranog kruga oštećena mehaničkim udarom.
Slika 10 prikazuje djelomično sagorijevanje čipa integriranog kruga.
Slika 11 prikazuje diodni čip koji je bio pokvaren i ozbiljno izgoreo, a točke kvara prešle su u stanje taljenja.
Slika 12 prikazuje izgoreni čip mikrovalne energetske cijevi galij nitrida, a točka izgaranja predstavlja rastopljeno stanje prskanja.
02. Elektrostatički slom
Poluvodički uređaji od proizvodnje, pakiranja, transporta do tiskane ploče za umetanje, zavarivanje, sastavljanje stroja i drugi procesi su pod prijetnjom statičkog elektriciteta. U tom procesu transport se oštećuje zbog čestog kretanja i lakog izlaganja statičkom elektricitetu koji stvara vanjski svijet. Stoga posebnu pozornost treba posvetiti elektrostatičkoj zaštiti tijekom prijenosa i transporta kako bi se smanjili gubici.
U poluvodičkim uređajima s unipolarnom MOS cijevi i MOS integrirani krug je posebno osjetljiv na statički elektricitet, posebno MOS cijev, jer je vlastiti ulazni otpor vrlo visok, a kapacitet elektrode gate-source je vrlo mali, tako da je vrlo lako biti pod utjecajem vanjskog elektromagnetskog polja ili elektrostatičke indukcije i nabijen, a zbog stvaranja elektrostatike, teško je na vrijeme isprazniti naboj, stoga je lako izazvati nakupljanje statičkog elektriciteta do trenutnog kvara uređaja. Oblik elektrostatskog sloma je uglavnom električni genijalni slom, to jest, tanki oksidni sloj rešetke se razbija, formirajući rupicu, koja skraćuje razmak između rešetke i izvora ili između rešetke i odvoda.
A u odnosu na MOS cijev MOS integriranog kruga antistatička sposobnost proboja je relativno malo bolja, jer je ulazni terminal MOS integriranog kruga opremljen zaštitnom diodom. Jednom kada postoji veliki elektrostatički napon ili udarni napon u većini zaštitnih dioda može se prebaciti na masu, ali ako je napon previsok ili je trenutna struja pojačanja prevelika, ponekad će zaštitne diode same, kao što je prikazano na slici 8.
Nekoliko slika prikazanih na slici 13 su topografija elektrostatskog sloma MOS integriranog kruga. Točka sloma je mala i duboka, predstavlja rastopljeno stanje prskanja.
Na slici 14 prikazan je izgled elektrostatskog proboja magnetske glave tvrdog diska računala.
Vrijeme objave: 8. srpnja 2023
