In generale, è difficile evitare piccoli fallimenti nello sviluppo, nella produzione e nell’utilizzo dei dispositivi a semiconduttore. Con il continuo miglioramento dei requisiti di qualità dei prodotti, l'analisi dei guasti sta diventando sempre più importante. Analizzando chip di guasto specifici, può aiutare i progettisti di circuiti a trovare i difetti di progettazione del dispositivo, la mancata corrispondenza dei parametri di processo, la progettazione irragionevole del circuito periferico o il funzionamento errato causato dal problema. La necessità dell'analisi dei guasti dei dispositivi a semiconduttore si manifesta principalmente nei seguenti aspetti:
(1) L'analisi dei guasti è un mezzo necessario per determinare il meccanismo di guasto del chip del dispositivo;
(2) L'analisi dei guasti fornisce le basi e le informazioni necessarie per un'efficace diagnosi dei guasti;
(3) L'analisi dei guasti fornisce le informazioni di feedback necessarie agli ingegneri progettisti per migliorare o riparare continuamente il progetto del chip e renderlo più ragionevole in conformità con le specifiche di progetto;
(4) L'analisi dei guasti può fornire il supplemento necessario per i test di produzione e fornire la base informativa necessaria per l'ottimizzazione del processo di test di verifica.
Per l'analisi dei guasti di diodi semiconduttori, audioni o circuiti integrati, è necessario testare prima i parametri elettrici e, dopo l'ispezione estetica al microscopio ottico, rimuovere l'imballaggio. Pur mantenendo l'integrità della funzione del chip, i conduttori interni ed esterni, i punti di collegamento e la superficie del chip dovrebbero essere mantenuti il più lontano possibile, in modo da prepararsi alla fase successiva dell'analisi.
Utilizzando la microscopia elettronica a scansione e lo spettro energetico per eseguire questa analisi: inclusa l'osservazione della morfologia microscopica, la ricerca del punto di guasto, l'osservazione e la posizione del punto di difetto, la misurazione accurata delle dimensioni della geometria microscopica del dispositivo e della distribuzione del potenziale della superficie ruvida e il giudizio logico del gate digitale circuito (con metodo immagine contrasto tensione); Utilizzare lo spettrometro energetico o lo spettrometro per eseguire questa analisi: analisi microscopica della composizione degli elementi, struttura del materiale o analisi degli inquinanti.
01. Difetti superficiali e bruciature di dispositivi a semiconduttore
I difetti superficiali e la bruciatura dei dispositivi a semiconduttore sono entrambe modalità di guasto comuni, come mostrato nella Figura 1, che è il difetto dello strato purificato del circuito integrato.
La figura 2 mostra il difetto superficiale dello strato metallizzato del circuito integrato.
La figura 3 mostra il canale di rottura tra le due strisce metalliche del circuito integrato.
La Figura 4 mostra il collasso della striscia metallica e la deformazione obliqua sul ponte d'aria nel dispositivo a microonde.
La Figura 5 mostra la bruciatura della griglia del tubo a microonde.
La Figura 6 mostra il danno meccanico al filo elettrico metallizzato integrato.
La Figura 7 mostra l'apertura e il difetto del chip del diodo Mesa.
La Figura 8 mostra la rottura del diodo di protezione all'ingresso del circuito integrato.
La Figura 9 mostra che la superficie del chip del circuito integrato è danneggiata da un impatto meccanico.
La Figura 10 mostra il parziale esaurimento del chip del circuito integrato.
La Figura 11 mostra che il chip del diodo è stato rotto e gravemente bruciato e i punti di rottura sono passati allo stato di fusione.
La Figura 12 mostra il chip del tubo di alimentazione a microonde in nitruro di gallio bruciato e il punto bruciato presenta uno stato di sputtering fuso.
02. Guasto elettrostatico
I dispositivi a semiconduttore dalla produzione, imballaggio, trasporto fino al circuito stampato per l'inserimento, la saldatura, l'assemblaggio di macchine e altri processi sono esposti alla minaccia dell'elettricità statica. In questo processo, il trasporto viene danneggiato a causa dei frequenti movimenti e della facile esposizione all'elettricità statica generata dal mondo esterno. Pertanto, è necessario prestare particolare attenzione alla protezione elettrostatica durante la trasmissione e il trasporto per ridurre le perdite.
Nei dispositivi a semiconduttore con tubo MOS unipolare e circuito integrato MOS è particolarmente sensibile all'elettricità statica, in particolare il tubo MOS, a causa della propria resistenza di ingresso è molto elevata e la capacità dell'elettrodo gate-source è molto piccola, quindi è molto facile da essere influenzato dal campo elettromagnetico esterno o dall'induzione elettrostatica e carico e, a causa della generazione elettrostatica, è difficile scaricare la carica in tempo, pertanto è facile causare l'accumulo di elettricità statica fino al guasto istantaneo del dispositivo. La forma di guasto elettrostatico è principalmente la rottura elettrica ingegnosa, cioè il sottile strato di ossido della griglia viene rotto, formando un foro stenopeico, che cortocircuita lo spazio tra la griglia e la sorgente o tra la griglia e lo scarico.
E rispetto alla capacità di rottura antistatica del circuito integrato MOS del tubo MOS è relativamente leggermente migliore, perché il terminale di ingresso del circuito integrato MOS è dotato di diodo protettivo. Una volta che c'è una grande tensione elettrostatica o una sovratensione nella maggior parte dei diodi di protezione, è possibile commutarli a terra, ma se la tensione è troppo alta o la corrente di amplificazione istantanea è troppo grande, a volte i diodi di protezione si mettono a terra, come mostrato nella Figura 8.
Le numerose immagini mostrate in figura 13 rappresentano la topografia del guasto elettrostatico del circuito integrato MOS. Il punto di rottura è piccolo e profondo e presenta uno stato di sputtering fuso.
La Figura 14 mostra l'aspetto della rottura elettrostatica della testina magnetica del disco rigido di un computer.
Orario di pubblicazione: 08-lug-2023
