Уопштено говорећи, тешко је избећи малу количину неуспеха у развоју, производњи и употреби полупроводничких уређаја. Са сталним побољшањем захтева за квалитет производа, анализа кварова постаје све важнија. Анализом специфичних кварова чипова, може помоћи дизајнерима кола да пронађу недостатке у дизајну уређаја, неусклађеност параметара процеса, неразуман дизајн периферног кола или погрешан рад узрокован проблемом. Неопходност анализе кварова полупроводничких уређаја углавном се манифестује у следећим аспектима:
(1) Анализа кварова је неопходно средство за одређивање механизма квара чипа уређаја;
(2) Анализа кварова пружа неопходну основу и информације за ефикасну дијагнозу квара;
(3) Анализа кварова пружа неопходне повратне информације за инжењере дизајна да континуирано побољшавају или поправљају дизајн чипа и чине га разумнијим у складу са спецификацијом дизајна;
(4) Анализа кварова може пружити неопходну допуну тесту производње и пружити неопходну информацијску основу за оптимизацију процеса верификационог испитивања.
За анализу квара полупроводничких диода, аудиона или интегрисаних кола, прво треба испитати електричне параметре, а након прегледа изгледа под оптичким микроскопом, уклонити паковање. Док се одржава интегритет функције чипа, унутрашње и спољашње проводнике, тачке везивања и површину чипа треба држати што је даље могуће, како би се припремили за следећи корак анализе.
Коришћење скенирајуће електронске микроскопије и енергетског спектра за ову анализу: укључујући посматрање микроскопске морфологије, тражење тачке квара, посматрање и локацију дефекта, тачно мерење величине микроскопске геометрије уређаја и грубу расподелу потенцијала површине и логичку процену дигиталне капије коло (са методом слике контраста напона); Користите енергетски спектрометар или спектрометар да урадите ову анализу има: анализу састава микроскопских елемената, структуру материјала или анализу загађивача.
01. Површински дефекти и опекотине полупроводничких уређаја
Површински дефекти и прегоревање полупроводничких уређаја су уобичајени начини квара, као што је приказано на слици 1, што је дефект пречишћеног слоја интегрисаног кола.
На слици 2 приказан је површински дефект метализованог слоја интегрисаног кола.
На слици 3 приказан је кварни канал између две металне траке интегрисаног кола.
На слици 4 је приказано колапс металне траке и деформација косо на ваздушном мосту у микроталасном уређају.
Слика 5 приказује прегоревање микроталасне цеви.
На слици 6 приказано је механичко оштећење интегрисане електричне метализоване жице.
Слика 7 приказује отвор и дефект чипа меса диоде.
На слици 8 приказан је квар заштитне диоде на улазу интегрисаног кола.
Слика 9 показује да је површина чипа интегрисаног кола оштећена механичким ударом.
Слика 10 приказује делимично прегоревање чипа интегрисаног кола.
Слика 11 показује да је диодни чип покварен и озбиљно изгорео, а тачке квара су прешле у стање топљења.
Слика 12 приказује изгорели чип у микроталасној струјној цеви од галијум нитрида, а тачка сагоревања представља растопљено стање распршивања.
02. Електростатички слом
Полупроводнички уређаји од производње, паковања, транспорта па све до на плочи за уметање, заваривање, монтажу машина и друге процесе су под претњом статичког електрицитета. У овом процесу, транспорт је оштећен због честих кретања и лаког излагања статичком електрицитету који генерише спољашњи свет. Због тога посебну пажњу треба посветити електростатичкој заштити током преноса и транспорта како би се смањили губици.
Код полупроводничких уређаја са униполарном МОС цеви и МОС интегрисано коло је посебно осетљиво на статички електрицитет, посебно МОС цев, јер је сопствени улазни отпор веома висок, а капацитивност електроде гејт-извор је веома мала, тако да је врло лако бити под утицајем спољашњег електромагнетног поља или електростатичке индукције и наелектрисане, а због електростатичке генерације, тешко је испразнити пуњење на време, стога је лако изазвати акумулацију статичког електрицитета до тренутног квара уређаја. Облик електростатичког слома је углавном електрични генијални слом, то јест, танки оксидни слој мреже се разбија, формирајући рупицу, која скраћује јаз између мреже и извора или између мреже и одвода.
А у односу на МОС цев МОС интегрисано коло способност антистатичког квара је релативно мало боље, јер је улазни терминал МОС интегрисаног кола опремљен заштитном диодом. Једном када постоји велики електростатички напон или пренапонски напон у већини заштитних диода може се пребацити на уземљење, али ако је напон превисок или тренутна струја појачања превелика, понекад ће заштитне диоде саме, као што је приказано на слици 8.
Неколико слика приказаних на слици 13 је топографија електростатичког квара МОС интегрисаног кола. Тачка слома је мала и дубока, представља растопљено стање распршивања.
На слици 14 приказан је изглед електростатичког слома магнетне главе хард диска рачунара.
Време поста: Јул-08-2023
