Over het algemeen is het moeilijk om een kleine mate van mislukking in de ontwikkeling, productie en het gebruik van halfgeleiderapparaten te voorkomen. Met de voortdurende verbetering van de productkwaliteitseisen wordt faalanalyse steeds belangrijker. Door specifieke foutchips te analyseren, kan het circuitontwerpers helpen de gebreken in het apparaatontwerp, de mismatch van procesparameters, het onredelijke ontwerp van perifere circuits of verkeerde bediening veroorzaakt door het probleem te vinden. De noodzaak van faalanalyse van halfgeleiderapparaten komt voornamelijk tot uiting in de volgende aspecten:
(1) Foutanalyse is een noodzakelijk middel om het faalmechanisme van de apparaatchip te bepalen;
(2) Foutanalyse biedt de noodzakelijke basis en informatie voor een effectieve foutdiagnose;
(3) Foutanalyse levert noodzakelijke feedbackinformatie op voor ontwerpingenieurs om het chipontwerp voortdurend te verbeteren of te repareren en het redelijker te maken in overeenstemming met de ontwerpspecificatie;
(4) Foutanalyse kan de noodzakelijke aanvulling bieden op de productietest en de noodzakelijke informatiebasis bieden voor de optimalisatie van het verificatietestproces.
Voor de storingsanalyse van halfgeleiderdiodes, audionen of geïntegreerde schakelingen moeten eerst de elektrische parameters worden getest en na de uiterlijkinspectie onder de optische microscoop moet de verpakking worden verwijderd. Terwijl de integriteit van de chipfunctie behouden blijft, moeten de interne en externe leidingen, verbindingspunten en het oppervlak van de chip zoveel mogelijk behouden blijven, ter voorbereiding op de volgende analysestap.
Gebruikmakend van scanning-elektronenmicroscopie en energiespectrum om deze analyse uit te voeren: inclusief de observatie van de microscopische morfologie, het zoeken naar foutpunten, observatie en locatie van defectpunten, nauwkeurige meting van de microscopische geometriegrootte van het apparaat en de ruwe oppervlaktepotentiaalverdeling en het logische oordeel van de digitale poort circuit (met spanningscontrastbeeldmethode); Gebruik een energiespectrometer of spectrometer om deze analyse uit te voeren: microscopische analyse van de elementsamenstelling, materiaalstructuur of analyse van verontreinigende stoffen.
01. Oppervlaktedefecten en brandwonden van halfgeleiderapparaten
Oppervlaktedefecten en het doorbranden van halfgeleiderapparaten zijn beide veel voorkomende faalwijzen, zoals weergegeven in figuur 1, wat het defect is van de gezuiverde laag van geïntegreerde schakelingen.
Figuur 2 toont het oppervlaktedefect van de gemetalliseerde laag van de geïntegreerde schakeling.
Figuur 3 toont het doorslagkanaal tussen de twee metalen strips van de geïntegreerde schakeling.
Figuur 4 toont het inzakken van de metalen strip en de scheve vervorming op de luchtbrug in het microgolfapparaat.
Figuur 5 toont het doorbranden van het rooster van de microgolfbuis.
Figuur 6 toont de mechanische schade aan de geïntegreerde elektrische gemetalliseerde draad.
Figuur 7 toont de opening en het defect van de mesadiodechip.
Figuur 8 toont de doorslag van de beveiligingsdiode aan de ingang van de geïntegreerde schakeling.
Figuur 9 laat zien dat het oppervlak van de geïntegreerde schakelingchip beschadigd is door mechanische schokken.
Figuur 10 toont het gedeeltelijk doorbranden van de geïntegreerde schakelingschip.
Figuur 11 laat zien dat de diodechip is afgebroken en ernstig verbrand, en dat de doorslagpunten in smelttoestand zijn veranderd.
Figuur 12 toont de verbrande microgolf-energiebuischip van galliumnitride, en het verbrande punt vertoont een gesmolten sputtertoestand.
02. Elektrostatische storing
Halfgeleiderapparaten vanaf de productie, verpakking, transport tot op de printplaat voor plaatsing, lassen, machineassemblage en andere processen worden bedreigd door statische elektriciteit. Tijdens dit proces raakt het transport beschadigd als gevolg van frequente bewegingen en gemakkelijke blootstelling aan de statische elektriciteit die door de buitenwereld wordt gegenereerd. Daarom moet speciale aandacht worden besteed aan elektrostatische bescherming tijdens transmissie en transport om verliezen te verminderen.
In halfgeleiderapparaten met unipolaire MOS-buis en MOS-geïntegreerde schakeling is het bijzonder gevoelig voor statische elektriciteit, vooral MOS-buis, omdat de eigen ingangsweerstand erg hoog is en de capaciteit van de poort-bronelektrode erg klein is, dus het is heel gemakkelijk om te zijn beïnvloed door extern elektromagnetisch veld of elektrostatische inductie en opgeladen, en vanwege de elektrostatische opwekking is het moeilijk om de lading op tijd te ontladen. Daarom is het gemakkelijk om de accumulatie van statische elektriciteit te veroorzaken, waardoor het apparaat onmiddellijk kapot gaat. De vorm van elektrostatische doorslag is voornamelijk een ingenieuze elektrische doorslag, dat wil zeggen dat de dunne oxidelaag van het rooster wordt afgebroken, waardoor een gaatje ontstaat, dat de opening tussen het rooster en de bron, of tussen het rooster en de afvoer, kortsluit.
En ten opzichte van de MOS-buis is het antistatische doorslagvermogen van de MOS-buis relatief iets beter, omdat de ingangsterminal van de MOS-geïntegreerde schakeling is uitgerust met een beschermende diode. Zodra er een grote elektrostatische spanning of overspanning is, kunnen de meeste beveiligingsdiodes naar aarde worden geschakeld, maar als de spanning te hoog is of de momentane versterkingsstroom te groot is, zullen de beveiligingsdiodes soms zelf, zoals weergegeven in figuur 8.
De verschillende afbeeldingen in figuur 13 zijn de elektrostatische doorslagtopografie van de MOS-geïntegreerde schakeling. Het afbraakpunt is klein en diep, waardoor een gesmolten sputtertoestand ontstaat.
Figuur 14 toont het uiterlijk van elektrostatische storing van de magnetische kop van de harde schijf van een computer.
Posttijd: 08-08-2023
