Općenito govoreći, teško je izbjeći malu količinu kvarova u razvoju, proizvodnji i korištenju poluvodičkih uređaja. S kontinuiranim poboljšanjem zahtjeva za kvalitetom proizvoda, analiza kvarova postaje sve važnija. Analizom specifičnih kvarova čipova, može se pomoći dizajnerima sklopova da pronađu nedostatke u dizajnu uređaja, neusklađenost procesnih parametara, nerazuman dizajn perifernih sklopova ili nepravilan rad uzrokovan problemom. Potreba za analizom kvarova poluvodičkih uređaja uglavnom se očituje u sljedećim aspektima:
(1) Analiza kvara je nužno sredstvo za određivanje mehanizma kvara čipa uređaja;
(2) Analiza kvara pruža potrebnu osnovu i informacije za učinkovitu dijagnozu kvara;
(3) Analiza kvarova pruža potrebne povratne informacije inženjerima dizajna kako bi kontinuirano poboljšavali ili popravljali dizajn čipa i činili ga razumnijim u skladu sa specifikacijama dizajna;
(4) Analiza kvarova može pružiti potrebnu dopunu za proizvodno ispitivanje i pružiti potrebnu informacijsku osnovu za optimizaciju procesa verifikacijskog ispitivanja.
Za analizu kvara poluvodičkih dioda, audiona ili integriranih krugova, prvo treba ispitati električne parametre, a nakon pregleda izgleda pod optičkim mikroskopom, ambalažu treba ukloniti. Uz održavanje integriteta funkcije čipa, unutarnje i vanjske vodove, točke spajanja i površinu čipa treba sačuvati što je više moguće kako bi se pripremio za sljedeći korak analize.
Korištenje skenirajuće elektronske mikroskopije i energetskog spektra za ovu analizu: uključujući promatranje mikroskopske morfologije, traženje točaka kvara, promatranje i lokaciju točaka defekta, točno mjerenje veličine mikroskopske geometrije uređaja i raspodjele potencijala hrapave površine te logičku procjenu digitalnog sklopa vrata (metodom naponsko-kontrastne slike); Korištenje energetskog spektrometra ili spektrometra za ovu analizu uključuje: analizu mikroskopskog sastava elemenata, analizu strukture materijala ili onečišćujućih tvari.
01. Površinski defekti i opekline poluvodičkih uređaja
Površinski defekti i pregorijevanje poluvodičkih uređaja su uobičajeni načini kvara, kao što je prikazano na slici 1, koja predstavlja 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 urušavanje metalne trake i iskrivljenu deformaciju na zračnom mostu u mikrovalnom uređaju.
Slika 5 prikazuje pregorijevanje rešetke mikrovalne cijevi.
Slika 6 prikazuje mehaničko oštećenje integrirane električne metalizirane žice.
Slika 7 prikazuje otvor i defekt čipa mesa diode.
Slika 8 prikazuje proboj zaštitne diode na ulazu integriranog kruga.
Slika 9 pokazuje da je površina integriranog kruga oštećena mehaničkim udarom.
Slika 10 prikazuje djelomično pregorijevanje integriranog kruga.
Slika 11 prikazuje da je diodni čip bio pokvaren i ozbiljno izgorio, a točke proboja su prešle u stanje taljenja.
Slika 12 prikazuje izgorjeli čip mikrovalne energetske cijevi od galijevog nitrida, a izgorjela točka predstavlja stanje rastaljenog raspršivanja.
02. Elektrostatički proboj
Poluvodički uređaji, od proizvodnje, pakiranja, transporta do umetanja na tiskanu ploču, zavarivanja, montaže stroja i drugih procesa, izloženi su riziku od 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 integriranim krugom, posebno su osjetljivi na statički elektricitet, posebno MOS cijevi, zbog vlastitog ulaznog otpora vrlo visokog, a kapaciteta elektrode vrata-izvora vrlo malog, pa ih je vrlo lako napuniti vanjskim elektromagnetskim poljem ili elektrostatskom indukcijom. Zbog generiranja elektrostatskog naboja, teško je pravovremeno isprazniti naboj. Stoga je lako uzrokovati nakupljanje statičkog elektriciteta i trenutni proboj uređaja. Oblik elektrostatskog proboja je uglavnom električni proboj, odnosno proboj tankog oksidnog sloja rešetke, stvarajući rupicu koja zatvara razmak između rešetke i izvora ili između rešetke i odvoda.
I u odnosu na MOS cijevnu MOS integriranu sklopovsku sposobnost antistatičkog proboja je relativno nešto bolja, jer je ulazni terminal MOS integrirane sklopovske sklopovske sklopovske sklopovske sklopovske sklopovske sklopovske sklopovske sklopove opremljen zaštitnom diodom. Kada se pojavi veliki elektrostatički napon ili prenapon, većina zaštitnih dioda može se prebaciti na masu, ali ako je napon previsok ili je trenutna struja pojačanja prevelika, ponekad će se zaštitne diode same pregorjeti, kao što je prikazano na slici 8.
Nekoliko slika prikazanih na slici 13 prikazuju topografiju elektrostatičkog proboja MOS integriranog kruga. Točka proboja je mala i duboka, što predstavlja stanje rastaljenog raspršivanja.
Slika 14 prikazuje pojavu elektrostatičkog proboja magnetske glave tvrdog diska računala.
Vrijeme objave: 08.07.2023.
