Üldiselt on pooljuhtseadmete arendamisel, tootmisel ja kasutamisel raske väikest hulka rikkeid vältida. Toote kvaliteedinõuete pideva täiustamisega muutub rikete analüüs üha olulisemaks. Spetsiifiliste rikkekiipide analüüsimine aitab vooluringide projekteerijatel leida seadme konstruktsioonivigu, protsessiparameetrite mittevastavust, perifeerse vooluringi ebamõistlikku konstruktsiooni või probleemidest tingitud talitlushäireid. Pooljuhtseadmete rikete analüüsi vajadus avaldub peamiselt järgmistes aspektides:
(1) Rikkeanalüüs on vajalik vahend seadme kiibi rikkemehhanismi kindlaksmääramiseks;
(2) Rikkeanalüüs annab vajaliku aluse ja teabe tõhusaks rikke diagnoosimiseks;
(3) Rikkeanalüüs annab projekteerimisinseneridele vajalikku tagasisidet, et kiibi konstruktsiooni pidevalt täiustada või parandada ning muuta see vastavalt konstruktsioonispetsifikatsioonile mõistlikumaks;
(4) Rikkeanalüüs võib pakkuda vajalikku täiendust tootmiskatsetele ja anda vajaliku teabebaasi kontrollkatsete protsessi optimeerimiseks.
Pooljuhtdioodide, audionide või integraallülituste rikkeanalüüsiks tuleks kõigepealt testida elektrilisi parameetreid ja pärast optilise mikroskoobi all toimuvat väliskontrolli tuleks pakend eemaldada. Säilitades kiibi funktsiooni terviklikkuse, tuleks sisemised ja välised juhtmed, ühenduspunktid ja kiibi pind võimalikult puhtana hoida, et valmistuda järgmiseks analüüsietapiks.
Skaneeriva elektronmikroskoopia ja energiaspektri kasutamine selle analüüsi tegemiseks: sealhulgas mikroskoopilise morfoloogia jälgimine, rikkepunktide otsing, defektipunktide jälgimine ja asukoht, seadme mikroskoopilise geomeetria suuruse ja kareda pinna potentsiaalijaotuse täpne mõõtmine ning digitaalse väravaahela loogiline hindamine (pingekontrastpildi meetodil); Selle analüüsi tegemiseks kasutage energiaspektromeetrit või spektromeetrit: mikroskoopilise elementide koostise analüüs, materjali struktuuri või saasteainete analüüs.
01. Pooljuhtseadiste pinnadefektid ja põletused
Pooljuhtseadmete pinnadefektid ja läbipõlemine on mõlemad levinud rikkeviisid, nagu on näidatud joonisel 1, mis on integraallülituse puhastatud kihi defekt.
Joonis 2 näitab integraallülituse metalliseeritud kihi pinnadefekti.
Joonis 3 näitab integraallülituse kahe metallriba vahelist läbilöögikanalit.
Joonis 4 näitab metallriba kokkuvarisemist ja kaldus deformatsiooni mikrolaineahju õhusillal.
Joonis 5 näitab mikrolaineahju toru võre läbipõlemist.
Joonis 6 näitab integreeritud elektrilise metalliseeritud juhtme mehaanilisi kahjustusi.
Joonis 7 näitab mesa dioodi kiibi avanemist ja defekti.
Joonis 8 näitab integraallülituse sisendis oleva kaitsedioodi läbilööki.
Joonis 9 näitab, et integraallülituse kiibi pind on mehaanilise löögi tagajärjel kahjustatud.
Joonis 10 näitab integraallülituse kiibi osalist läbipõlemist.
Joonisel 11 on näha, et dioodikiip oli purunenud ja tugevalt põlenud ning purunemiskohad muutusid sulamisolekuks.
Joonisel 12 on näidatud galliumnitriidist mikrolaine-jõul töötava elektrilambi kiibi põlemine ja põlemispunkt kujutab endast sulanud pihustusseisundit.
02. Elektrostaatiline läbilöök
Pooljuhtseadised on tootmisest, pakendamisest ja transportimisest kuni trükkplaadile paigaldamise, keevitamise, masina kokkupaneku ja muude protsessideni staatilise elektri ohu all. Selles protsessis kahjustuvad transportimisel sagedase liikumise ja välismaailmast tekkiva staatilise elektri tõttu. Seetõttu tuleks ülekande ja transpordi ajal pöörata erilist tähelepanu elektrostaatilisele kaitsele, et vähendada kadusid.
Unipolaarsete MOS-torude ja MOS-integraallülitustega pooljuhtseadised on staatilise elektri suhtes eriti tundlikud, eriti MOS-torud, kuna nende enda sisendtakistus on väga kõrge ja värava-allika elektroodi mahtuvus on väga väike, mistõttu on neid väga lihtne mõjutada välise elektromagnetvälja või elektrostaatilise induktsiooni poolt ja laengut tekitada. Elektrostaatilise elektri tekkimise tõttu on laengut raske õigeaegselt tühjendada. Seetõttu on lihtne põhjustada staatilise elektri kogunemist, mis põhjustab seadme kohese rikke. Elektrostaatilise rikke vorm on peamiselt elektriline läbikukkumine, st võrgu õhuke oksiidikiht laguneb, moodustades nõelaaugu, mis lühistab võrgu ja allika või võrgu ja äravoolu vahelise tühiku.
Ja võrreldes MOS-toruga on MOS-integraallülituse antistaatiline läbilöögivõime suhteliselt veidi parem, kuna MOS-integraallülituse sisendklemmidel on kaitsediood. Kui tekib suur elektrostaatiline pinge või liigpinge, saab enamikku kaitsedioode maandada, kuid kui pinge on liiga kõrge või hetkeline võimendusvool on liiga suur, võivad kaitsedioodid mõnikord ise läbi kukkuda, nagu on näidatud joonisel 8.
Joonisel 13 näidatud mitmed pildid kujutavad MOS-integraallülituse elektrostaatilise läbilöögi topograafiat. Läbilöögipunkt on väike ja sügav, kujutades endast sula pihustusseisundit.
Joonis 14 näitab arvuti kõvaketta magnetpea elektrostaatilise purunemise välimust.
Postituse aeg: 08.07.2023
