Vispārīgi runājot, pusvadītāju ierīču izstrādē, ražošanā un lietošanā ir grūti izvairīties no nelielām kļūmēm. Pastāvīgi uzlabojot produktu kvalitātes prasības, kļūmju analīze kļūst arvien svarīgāka. Analizējot konkrētas kļūmju mikroshēmas, var palīdzēt shēmu projektētājiem atrast ierīču konstrukcijas defektus, procesa parametru neatbilstību, nepamatotu perifērijas shēmas dizainu vai nepareizu darbību, ko izraisa problēma. Pusvadītāju ierīču kļūmju analīzes nepieciešamība galvenokārt izpaužas šādos aspektos:
(1) Bojājumu analīze ir nepieciešams līdzeklis, lai noteiktu ierīces mikroshēmas atteices mehānismu;
(2) Bojājumu analīze sniedz nepieciešamo pamatu un informāciju efektīvai bojājumu diagnostikai;
(3) Bojājumu analīze sniedz nepieciešamo atgriezenisko informāciju projektēšanas inženieriem, lai nepārtraukti uzlabotu vai labotu mikroshēmas dizainu un padarītu to saprātīgāku saskaņā ar projekta specifikāciju;
(4) Bojājumu analīze var sniegt nepieciešamo papildinājumu ražošanas testiem un nodrošināt nepieciešamo informācijas bāzi verifikācijas testēšanas procesa optimizēšanai.
Pusvadītāju diožu, audionu vai integrēto shēmu defektu analīzei vispirms jāpārbauda elektriskie parametri, un pēc izskata pārbaudes optiskajā mikroskopā jānoņem iepakojums. Saglabājot mikroshēmas funkcijas integritāti, pēc iespējas jāsaglabā iekšējie un ārējie vadi, savienojuma punkti un mikroshēmas virsma, lai sagatavotos nākamajam analīzes posmam.
Izmantojot skenējošo elektronu mikroskopiju un enerģijas spektru, veiciet šo analīzi: tostarp novērojiet mikroskopisko morfoloģiju, meklējiet defektu punktus, novērojiet defektu punktus un novietojiet tos, precīzi mēriet ierīces mikroskopiskās ģeometrijas izmērus un raupjas virsmas potenciālu sadalījumu, kā arī veiciet digitālās vārtu shēmas loģisko novērtējumu (ar sprieguma kontrasta attēla metodi); izmantojiet enerģijas spektrometru vai spektrometru, lai veiktu šo analīzi: mikroskopisko elementu sastāva analīzi, materiālu struktūras vai piesārņotāju analīzi.
01. Pusvadītāju ierīču virsmas defekti un apdegumi
Pusvadītāju ierīču virsmas defekti un izdegšana ir bieži sastopami atteices veidi, kā parādīts 1. attēlā, kas ir integrētās shēmas attīrītā slāņa defekts.
2. attēlā parādīts integrētās shēmas metalizētā slāņa virsmas defekts.
3. attēlā parādīts sabrukšanas kanāls starp integrētās shēmas divām metāla sloksnēm.
4. attēlā parādīta metāla sloksnes sabrukšana un šķība deformācija uz gaisa tilta mikroviļņu ierīcē.
5. attēlā parādīta mikroviļņu lampas režģa izdegšana.
6. attēlā parādīti integrētā elektriskā metalizētā vada mehāniskie bojājumi.
7. attēlā parādīta mesa diodes mikroshēmas atvere un defekts.
8. attēlā parādīts aizsargdiodes sadalījums integrētās shēmas ieejā.
9. attēlā redzams, ka integrētās shēmas mikroshēmas virsma ir bojāta mehāniskas trieciena rezultātā.
10. attēlā parādīta integrētās shēmas mikroshēmas daļēja izdegšana.
11. attēlā redzams, ka diodes mikroshēma ir salauzta un stipri apdegusi, un sabrukšanas punkti ir kļuvuši kušanas stāvoklī.
12. attēlā redzama gallija nitrīda mikroviļņu jaudas lampas mikroshēmas sadeguša versija, un sadegšanas punkts attēlo izkausēta izsmidzināšanas stāvokli.
02. Elektrostatiskā izlāde
Pusvadītāju ierīces no ražošanas, iepakošanas, transportēšanas līdz ievietošanai shēmas platē, metināšanai, mašīnu montāžai un citiem procesiem ir pakļautas statiskās elektrības riskam. Šajā procesā transportēšanas laikā ierīces tiek bojātas biežas pārvietošanas un vieglas saskares ar ārpasaules radīto statisko elektrību dēļ. Tāpēc īpaša uzmanība jāpievērš elektrostatiskajai aizsardzībai pārraides un transportēšanas laikā, lai samazinātu zudumus.
Pusvadītāju ierīcēs ar vienpolāru MOS lampu un MOS integrālo shēmu tā ir īpaši jutīga pret statisko elektrību, īpaši MOS lampa, jo tās ieejas pretestība ir ļoti augsta, un vārtu-avota elektroda kapacitāte ir ļoti maza, tāpēc to ir ļoti viegli ietekmēt ārējs elektromagnētiskais lauks vai elektrostatiskā indukcija un uzlādēt, un elektrostatiskās elektrības ģenerēšanas dēļ ir grūti savlaicīgi izlādēt lādiņu. Tāpēc ir viegli izraisīt statiskās elektrības uzkrāšanos, kas izraisa ierīces tūlītēju sabrukumu. Elektrostatiskā sabrukuma veids galvenokārt ir elektrisks intelektuāls sabrukums, tas ir, režģa plānais oksīda slānis tiek salauzts, veidojot adatas caurumu, kas īssaīsina atstarpi starp režģi un avotu vai starp režģi un noteci.
Un salīdzinājumā ar MOS lampu MOS integrālajām shēmām antistatiskās noārdīšanās spēja ir relatīvi nedaudz labāka, jo MOS integrālās shēmas ieejas spaile ir aprīkota ar aizsargdiodi. Kad rodas liels elektrostatiskais spriegums vai pārspriegums, lielākā daļa aizsargdiožu var tikt pārslēgtas uz zemi, bet, ja spriegums ir pārāk augsts vai momentānā pastiprinājuma strāva ir pārāk liela, dažreiz aizsargdiodes pašas pārstāj darboties, kā parādīts 8. attēlā.
13. attēlā redzamie vairāki attēli ir MOS integrētās shēmas elektrostatiskā sabrukšanas topogrāfija. Sabrukšanas punkts ir mazs un dziļš, radot izkausēta izsmidzināšanas stāvokli.
14. attēlā parādīts datora cietā diska magnētiskās galviņas elektrostatiskā sabrukuma izskats.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 8. jūlijs
