Generalno govoreći, teško je izbjeći malu količinu kvarova u razvoju, proizvodnji i upotrebi poluprovodničkih uređaja. S kontinuiranim poboljšanjem zahtjeva za kvalitetom proizvoda, analiza kvarova postaje sve važnija. Analizom specifičnih kvarova čipova, može se pomoći dizajnerima kola da pronađu nedostatke u dizajnu uređaja, neusklađenost procesnih parametara, nerazuman dizajn perifernih kola ili nepravilan rad uzrokovan problemom. Potreba za analizom kvarova poluprovodničkih uređaja uglavnom se manifestuje u sljedećim aspektima:
(1) Analiza kvara je neophodno sredstvo za određivanje mehanizma kvara čipa uređaja;
(2) Analiza kvara pruža potrebnu osnovu i informacije za efikasnu 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 informacionu osnovu za optimizaciju procesa verifikacijskog ispitivanja.
Za analizu kvara poluprovodničkih dioda, audiona ili integriranih kola, prvo treba testirati električne parametre, a nakon pregleda izgleda pod optičkim mikroskopom, ambalažu treba ukloniti. Uz očuvanje integriteta funkcije čipa, unutrašnji i vanjski izvodi, tačke spajanja i površina čipa trebaju biti što je moguće dalje od njega, kako bi se pripremio za sljedeći korak analize.
Korištenje skenirajuće elektronske mikroskopije i energetskog spektra za ovu analizu: uključujući posmatranje mikroskopske morfologije, traženje tačaka kvara, posmatranje i lokaciju tačaka defekta, precizno mjerenje veličine mikroskopske geometrije uređaja i raspodjele potencijala hrapave površine i logičku procjenu digitalnog kola vrata (metodom naponsko-kontrastne slike); Korištenje energetskog spektrometra ili spektrometra za ovu analizu uključuje: analizu mikroskopskog sastava elemenata, analizu strukture materijala ili zagađivača.
01. Površinski defekti i opekotine poluprovodničkih uređaja
Površinski defekti i pregaranje poluprovodničkih uređaja su uobičajeni načini kvara, kao što je prikazano na Slici 1, koja predstavlja defekt pročišćenog sloja integrisanog kola.
Slika 2 prikazuje površinski defekt metaliziranog sloja integriranog kola.
Slika 3 prikazuje probojni kanal između dvije metalne trake integriranog kola.
Slika 4 prikazuje urušavanje metalne trake i deformaciju iskrivljenja 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 kola.
Slika 9 pokazuje da je površina integriranog kola oštećena mehaničkim udarom.
Slika 10 prikazuje djelimično pregorijevanje čipa integriranog kola.
Slika 11 pokazuje da je diodni čip bio pokvaren i ozbiljno izgorio, a tačke proboja su prešle u stanje topljenja.
Slika 12 prikazuje izgorjeli čip mikrovalne energetske cijevi od galij-nitrida, a izgorjela tačka predstavlja stanje rastopljenog raspršivanja.
02. Elektrostatički proboj
Poluprovodnički uređaji, od proizvodnje, pakovanja, transporta do ugradnje na štampanu ploču, zavarivanja, montaže mašina i drugih procesa, izloženi su riziku od statičkog elektriciteta. U ovom procesu, transport se oštećuje zbog čestog kretanja i lakog izlaganja statičkom elektricitetu koji generiše spoljašnji svet. Stoga, posebnu pažnju treba posvetiti elektrostatičkoj zaštiti tokom prenosa i transporta kako bi se smanjili gubici.
U poluprovodničkim uređajima sa unipolarnom MOS cijevi i MOS integriranim kolom, posebno su osjetljivi na statički elektricitet, posebno MOS cijevi, zbog vlastitog ulaznog otpora koji je vrlo visok, a kapacitivnosti elektrode gejt-izvor vrlo male, pa ih je vrlo lako pod utjecajem vanjskog elektromagnetskog polja ili elektrostatičke indukcije nabiti, a zbog generiranja elektrostatičkog elektriciteta teško je pravovremeno isprazniti naboj. Stoga je lako uzrokovati akumulaciju statičkog elektriciteta i trenutni proboj uređaja. Oblik elektrostatičkog proboja je uglavnom električni genijalni proboj, odnosno tanki oksidni sloj mreže se probija, formirajući rupicu, koja zatvara razmak između mreže i izvora ili između mreže i odvoda.
I u odnosu na MOS integrirano kolo s MOS cijevima, antistatička sposobnost proboja je relativno nešto bolja, jer je ulazni terminal MOS integriranog kola opremljen zaštitnom diodom. Kada se pojavi veliki elektrostatički napon ili prenapon, većina zaštitnih dioda se može 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 predstavljaju topografiju elektrostatičkog proboja MOS integriranog kola. Tačka proboja je mala i duboka, što predstavlja stanje rastopljenog raspršivanja.
Slika 14 prikazuje pojavu elektrostatičkog proboja magnetske glave tvrdog diska računara.
Vrijeme objave: 08.07.2023.
