Yleisesti ottaen pientä vikaa puolijohdelaitteiden kehittämisessä, tuotannossa ja käytössä on vaikea välttää. Tuotteiden laatuvaatimusten jatkuvan parantamisen myötä vikaanalyysistä tulee yhä tärkeämpää. Analysoimalla tiettyjä vikasiruja, se voi auttaa piirisuunnittelijoita löytämään laitteen suunnittelun puutteet, prosessiparametrien epäsopivuuden, oheispiirin järjettömän suunnittelun tai ongelman aiheuttaman toimintahäiriön. Puolijohdelaitteiden vikaanalyysin tarve ilmenee pääasiassa seuraavista näkökohdista:
(1) Vika-analyysi on välttämätön keino määrittää laitesirun vikamekanismi;
(2) Vika-analyysi tarjoaa tarvittavat perusteet ja tiedot tehokkaalle viandiagnoosille;
(3) Vika-analyysi antaa suunnitteluinsinööreille tarpeellista palautetietoa sirun suunnittelun jatkuvaan parantamiseen tai korjaamiseen ja sen tekemiseen järkevämmiksi suunnitteluspesifikaatioiden mukaisesti;
(4) Vika-analyysi voi tarjota tarvittavan täydennyksen tuotantotestiin ja antaa tarvittavan tietoperustan varmennustestiprosessin optimointiin.
Puolijohdediodien, audionien tai integroitujen piirien vikojen analysointia varten sähköparametrit tulee ensin testata, ja optisen mikroskoopin ulkonäön tarkastuksen jälkeen pakkaus on poistettava. Säilyttäen sirun toiminnan eheyttä, sisäiset ja ulkoiset johdot, sidoskohdat ja sirun pinta tulee säilyttää mahdollisimman pitkälle, jotta voidaan valmistautua seuraavaan analyysivaiheeseen.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin ja energiaspektrin käyttäminen tämän analyysin tekemiseen: mukaan lukien mikroskooppisen morfologian havainnointi, vikapisteiden haku, vikapisteiden tarkkailu ja sijainti, laitteen mikroskooppisen geometrian koon ja karkean pinnan potentiaalijakauman tarkka mittaus sekä digitaalisen portin looginen arviointi piiri (jännitekontrastikuvamenetelmällä); Käytä energiaspektrometriä tai spektrometriä tehdäksesi tämän analyysin, jossa on: mikroskooppinen elementtikoostumusanalyysi, materiaalirakenne tai epäpuhtausanalyysi.
01. Puolijohdelaitteiden pintavirheet ja palovammat
Pintavirheet ja puolijohdelaitteiden palaminen ovat molemmat yleisiä vikatiloja, kuten kuvassa 1, joka on integroidun piirin puhdistetun kerroksen vika, näkyy.
Kuvassa 2 on esitetty integroidun piirin metalloidun kerroksen pintavika.
Kuvassa 3 näkyy läpilyöntikanava integroidun piirin kahden metalliliuskan välillä.
Kuvassa 4 on esitetty metallinauhan romahdus ja vino muodonmuutos mikroaaltouunin ilmasillassa.
Kuvassa 5 näkyy mikroaaltoputken ristikon palaminen.
Kuva 6 esittää integroidun sähkömetallijohdon mekaanisia vaurioita.
Kuvassa 7 näkyy mesa-diodisirun aukko ja vika.
Kuva 8 esittää suojadiodin rikkoutumisen integroidun piirin tulossa.
Kuvasta 9 näkyy, että integroidun piirisirun pinta on vaurioitunut mekaanisesta iskusta.
Kuva 10 esittää integroidun piirisirun osittaisen palamisen.
Kuvassa 11 näkyy, että diodisiru rikkoutui ja paloi pahoin, ja rikkoutumiskohdat muuttuivat sulamistilaan.
Kuvassa 12 näkyy galliumnitridimikroaaltotehoputkisiru palaneena, ja palamispiste esittää sulan sputterointitilan.
02. Sähköstaattinen rikkoutuminen
Puolijohdelaitteet valmistuksesta, pakkaamisesta, kuljetuksesta piirilevylle asettamiseen, hitsaukseen, koneen kokoonpanoon ja muihin prosesseihin asti ovat staattisen sähkön uhan alaisia. Tässä prosessissa kuljetus vaurioituu toistuvan liikkeen ja helpon altistumisen vuoksi ulkomaailman tuottaman staattisen sähkön vuoksi. Siksi sähköstaattiseen suojaukseen tulee kiinnittää erityistä huomiota siirron ja kuljetuksen aikana häviöiden vähentämiseksi.
Puolijohdelaitteissa, joissa on unipolaarinen MOS-putki ja integroitu MOS-piiri, on erityisen herkkä staattiselle sähkölle, erityisesti MOS-putki, koska sen oma tuloresistanssi on erittäin korkea ja hilalähdeelektrodin kapasitanssi on hyvin pieni, joten se on erittäin helppo olla ulkoisen sähkömagneettisen kentän tai sähköstaattisen induktion vaikutuksiin ja varautumiseen, ja sähköstaattisen tuotannon vuoksi on vaikea purkaa varaus ajoissa, siksi on helppo aiheuttaa staattisen sähkön kertymistä laitteen hetkelliseen rikkoutumiseen. Sähköstaattisen rikkoutumisen muoto on pääosin sähköinen nerokas rikkoutuminen, eli ruudukon ohut oksidikerros hajotetaan muodostaen neulanreiän, joka oikosulkee hilan ja lähteen tai verkon ja viemärin välisen raon.
Ja verrattuna MOS-putkeen MOS-integroidun piirin antistaattinen läpilyöntikyky on suhteellisen hieman parempi, koska MOS-integroidun piirin tuloliitin on varustettu suojadiodilla. Kun on suuri sähköstaattinen jännite tai ylijännite, useimmat suojadiodit voidaan kytkeä maahan, mutta jos jännite on liian korkea tai hetkellinen vahvistusvirta on liian suuri, suojadiodit joskus itse, kuten kuvassa. 8.
Useat kuvassa 13 esitetyt kuvat ovat integroidun MOS-piirin sähköstaattista läpilyöntitopografiaa. Hajoamispiste on pieni ja syvä, ja siinä on sula sputterointitila.
Kuva 14 esittää tietokoneen kiintolevyn magneettisen pään sähköstaattisen hajoamisen.
Postitusaika: 08.07.2023
