En términos generales, es difícil evitar pequeños fallos en el desarrollo, la producción y el uso de dispositivos semiconductores.Con la mejora continua de los requisitos de calidad del producto, el análisis de fallos es cada vez más importante.Al analizar chips con fallas específicas, puede ayudar a los diseñadores de circuitos a encontrar defectos en el diseño del dispositivo, la falta de coincidencia de los parámetros del proceso, el diseño irrazonable del circuito periférico o el mal funcionamiento causado por el problema.La necesidad de realizar un análisis de fallos en dispositivos semiconductores se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos:
(1) El análisis de fallas es un medio necesario para determinar el mecanismo de falla del chip del dispositivo;
(2) El análisis de fallas proporciona la base y la información necesarias para un diagnóstico de fallas efectivo;
(3) El análisis de fallas proporciona la información de retroalimentación necesaria para que los ingenieros de diseño mejoren o reparen continuamente el diseño del chip y lo hagan más razonable de acuerdo con las especificaciones de diseño;
(4) El análisis de fallas puede proporcionar el complemento necesario para las pruebas de producción y proporcionar la base de información necesaria para la optimización del proceso de prueba de verificación.
Para el análisis de fallas de diodos semiconductores, audiones o circuitos integrados, primero se deben probar los parámetros eléctricos y, después de la inspección de la apariencia bajo el microscopio óptico, se debe retirar el embalaje.Mientras se mantiene la integridad de la función del chip, los cables internos y externos, los puntos de unión y la superficie del chip deben mantenerse lo más lejos posible, a fin de prepararse para el siguiente paso del análisis.
Utilizando microscopía electrónica de barrido y espectro de energía para realizar este análisis: incluida la observación de la morfología microscópica, la búsqueda del punto de falla, la observación y ubicación del punto de defecto, la medición precisa del tamaño de la geometría microscópica del dispositivo y la distribución potencial de la superficie rugosa y el juicio lógico de la puerta digital. circuito (con método de imagen de contraste de voltaje);Utilice un espectrómetro de energía o espectrómetro para realizar este análisis: análisis de composición de elementos microscópicos, estructura de materiales o análisis de contaminantes.
01. Defectos superficiales y quemaduras de dispositivos semiconductores.
Los defectos superficiales y el quemado de dispositivos semiconductores son modos de falla comunes, como se muestra en la Figura 1, que es el defecto de la capa purificada del circuito integrado.
La figura 2 muestra el defecto superficial de la capa metalizada del circuito integrado.
La figura 3 muestra el canal de ruptura entre las dos tiras metálicas del circuito integrado.
La Figura 4 muestra el colapso de la tira metálica y la deformación inclinada en el puente de aire en el dispositivo de microondas.
La Figura 5 muestra el desgaste de la rejilla del tubo de microondas.
La Figura 6 muestra el daño mecánico al cable metalizado eléctrico integrado.
La Figura 7 muestra la apertura y el defecto del chip del diodo mesa.
La Figura 8 muestra la avería del diodo protector en la entrada del circuito integrado.
La Figura 9 muestra que la superficie del chip de circuito integrado está dañada por impacto mecánico.
La Figura 10 muestra el quemado parcial del chip del circuito integrado.
La Figura 11 muestra que el chip de diodo se rompió y se quemó gravemente, y los puntos de ruptura se fundieron.
La Figura 12 muestra el chip del tubo de potencia de microondas de nitruro de galio quemado, y el punto quemado presenta un estado de pulverización catódica fundida.
02. Avería electrostática
Los dispositivos semiconductores desde la fabricación, el embalaje, el transporte hasta la placa de circuito para su inserción, soldadura, montaje de máquinas y otros procesos están bajo la amenaza de la electricidad estática.En este proceso, el transporte se daña debido al movimiento frecuente y la fácil exposición a la electricidad estática generada por el mundo exterior.Por lo tanto, se debe prestar especial atención a la protección electrostática durante la transmisión y el transporte para reducir las pérdidas.
En los dispositivos semiconductores con tubo MOS unipolar y circuito integrado MOS es particularmente sensible a la electricidad estática, especialmente el tubo MOS, debido a que su propia resistencia de entrada es muy alta y la capacitancia del electrodo fuente-puerta es muy pequeña, por lo que es muy fácil ser afectado por un campo electromagnético externo o inducción electrostática y cargado, y debido a la generación electrostática, es difícil descargar la carga a tiempo, por lo tanto, es fácil causar la acumulación de electricidad estática hasta la falla instantánea del dispositivo.La forma de ruptura electrostática es principalmente una ruptura eléctrica ingeniosa, es decir, la delgada capa de óxido de la rejilla se rompe, formando un orificio, que acorta el espacio entre la rejilla y la fuente o entre la rejilla y el drenaje.
Y en relación con el tubo MOS, la capacidad de ruptura antiestática del circuito integrado MOS es relativamente ligeramente mejor, porque el terminal de entrada del circuito integrado MOS está equipado con un diodo protector.Una vez que hay un voltaje electrostático grande o una sobretensión en la mayoría de los diodos protectores, se puede conectar a tierra, pero si el voltaje es demasiado alto o la corriente de amplificación instantánea es demasiado grande, a veces los diodos protectores se apagarán solos, como se muestra en la Figura 8.
Las diversas imágenes que se muestran en la figura 13 son la topografía de ruptura electrostática del circuito integrado MOS.El punto de ruptura es pequeño y profundo, presentando un estado de pulverización catódica fundida.
La Figura 14 muestra la apariencia de una falla electrostática del cabezal magnético de un disco duro de computadora.
Hora de publicación: 08-jul-2023