Uopšteno govoreći, teško je izbjeći malu količinu neuspjeha u razvoju, proizvodnji i korištenju poluvodičkih uređaja. Uz kontinuirano poboljšanje zahtjeva za kvalitetom proizvoda, analiza kvarova postaje sve važnija. Analizom specifičnih kvarova čipova, može pomoći dizajnerima kola da pronađu nedostatke u dizajnu uređaja, neusklađenost parametara procesa, nerazuman dizajn perifernog kola ili pogrešan rad uzrokovan problemom. Neophodnost analize kvarova poluprovodničkih uređaja uglavnom se manifestuje u sledećim aspektima:
(1) Analiza kvarova je neophodno sredstvo za određivanje mehanizma kvara na čipu uređaja;
(2) Analiza kvarova pruža neophodnu osnovu i informacije za efikasnu dijagnozu kvara;
(3) Analiza kvarova pruža potrebne povratne informacije za inženjere dizajna da kontinuirano poboljšavaju ili popravljaju dizajn čipa i čine ga razumnijim u skladu sa specifikacijom dizajna;
(4) Analiza kvarova može pružiti neophodnu dopunu za ispitivanje proizvodnje i pružiti neophodnu informacijsku osnovu za optimizaciju procesa verifikacionog ispitivanja.
Za analizu kvara poluvodičkih dioda, audiona ili integriranih kola, prvo treba ispitati električne parametre, a nakon pregleda izgleda pod optičkim mikroskopom, ukloniti ambalažu. Uz održavanje integriteta funkcije čipa, unutrašnje i vanjske vodove, tačke vezivanja i površinu čipa treba držati 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 točke kvara, promatranje i lokaciju defekta, precizno mjerenje veličine mikroskopske geometrije uređaja i grube površinske raspodjele potencijala i logičku procjenu digitalnih kapija kolo (sa metodom slike kontrasta napona); Koristite energetski spektrometar ili spektrometar za ovu analizu ima: analizu sastava mikroskopskih elemenata, strukturu materijala ili analizu zagađivača.
01. Površinski defekti i opekotine poluvodičkih uređaja
Površinski defekti i izgaranje poluvodičkih uređaja su uobičajeni načini kvara, kao što je prikazano na slici 1, što je defekt pročišćenog sloja integriranog kola.
Slika 2 prikazuje površinski defekt metaliziranog sloja integriranog kola.
Slika 3 prikazuje kanal proboja između dvije metalne trake integriranog kola.
Slika 4 prikazuje kolaps metalne trake i deformaciju koso na zračnom mostu u mikrovalnom uređaju.
Slika 5 prikazuje izgaranje mikrovalne cijevi.
Slika 6 prikazuje mehaničko oštećenje integrirane električne metalizirane žice.
Slika 7 prikazuje otvor i defekt čipa mesa diode.
Slika 8 prikazuje kvar zaštitne diode na ulazu integriranog kola.
Slika 9 pokazuje da je površina čipa integriranog kola oštećena mehaničkim udarom.
Slika 10 prikazuje djelomično izgaranje čipa integriranog kola.
Slika 11 pokazuje da je diodni čip bio pokvaren i ozbiljno izgorio, a tačke kvara su prešle u stanje topljenja.
Slika 12 prikazuje izgorenu mikrotalasnu strujnu cev od galijum nitrida, a tačka sagorevanja predstavlja rastopljeno stanje raspršivanja.
02. Elektrostatički slom
Poluprovodnički uređaji od proizvodnje, pakovanja, transporta pa sve do na ploči za umetanje, zavarivanje, sastavljanje mašina i druge procese su pod prijetnjom statičkog elektriciteta. U ovom procesu, transport je oštećen zbog čestih kretanja i lakog izlaganja statičkom elektricitetu koji stvara vanjski svijet. Stoga posebnu pažnju treba posvetiti elektrostatičkoj zaštiti tokom prijenosa i transporta kako bi se smanjili gubici.
U poluvodičkim uređajima sa unipolarnom MOS cijevi i MOS integriranim kolom je posebno osjetljiv na statički elektricitet, posebno MOS cijev, jer je vlastita ulazna otpornost vrlo visoka, a kapacitivnost gejt-izvora elektrode je vrlo mala, tako da je vrlo lako biti pod utjecajem vanjskog elektromagnetnog polja ili elektrostatičke indukcije i naelektrisane, a zbog elektrostatičkog stvaranja, teško je isprazniti naboj na vrijeme, stoga je lako izazvati nakupljanje statičkog elektriciteta do trenutnog kvara uređaja. Oblik elektrostatičkog sloma je uglavnom električni genijalni slom, odnosno razbije se tanki oksidni sloj mreže, formirajući rupicu koja skraćuje jaz između mreže i izvora ili između mreže i drena.
A u odnosu na MOS cijev MOS integriranog kola antistatička sposobnost kvara je relativno malo bolja, jer je ulazni terminal MOS integriranog kola opremljen zaštitnom diodom. Jednom kada postoji veliki elektrostatički napon ili udarni napon u većini zaštitnih dioda može se prebaciti na uzemljenje, ali ako je napon previsok ili trenutna struja pojačanja prevelika, ponekad će zaštitne diode i same, kao što je prikazano na slici 8.
Nekoliko slika prikazanih na slici 13 je topografija elektrostatičkog kvara MOS integriranog kola. Tačka sloma je mala i duboka, predstavlja rastopljeno stanje raspršivanja.
Slika 14 prikazuje pojavu elektrostatičkog sloma magnetne glave hard diska računara.
Vrijeme objave: Jul-08-2023
