Genel olarak konuşursak, yarı iletken cihazların geliştirilmesinde, üretilmesinde ve kullanılmasında küçük bir hatanın önüne geçmek zordur. Ürün kalitesi gereksinimlerinin sürekli iyileştirilmesiyle birlikte arıza analizi giderek daha önemli hale geliyor. Belirli arıza çiplerini analiz ederek devre tasarımcılarının cihaz tasarımındaki kusurları, süreç parametrelerinin uyumsuzluğunu, çevresel devrenin mantıksız tasarımını veya sorunun neden olduğu yanlış çalışmayı bulmasına yardımcı olabilir. Yarı iletken cihazların arıza analizinin gerekliliği temel olarak aşağıdaki yönlerde ortaya çıkmaktadır:
(1) Arıza analizi, cihaz çipinin arıza mekanizmasını belirlemek için gerekli bir araçtır;
(2) Arıza analizi, etkili arıza teşhisi için gerekli temeli ve bilgiyi sağlar;
(3) Arıza analizi, tasarım mühendislerine çip tasarımını sürekli iyileştirmek veya onarmak ve tasarım spesifikasyonuna uygun olarak daha makul hale getirmek için gerekli geri bildirim bilgilerini sağlar;
(4) Arıza analizi, üretim testi için gerekli eki sağlayabilir ve doğrulama testi sürecinin optimizasyonu için gerekli bilgi temelini sağlayabilir.
Yarı iletken diyotların, audionların veya entegre devrelerin arıza analizi için öncelikle elektriksel parametreler test edilmeli, optik mikroskop altında görünüm muayenesinden sonra ambalajı çıkarılmalıdır. Çip fonksiyonunun bütünlüğünü korurken, analizin bir sonraki adımına hazırlanmak için iç ve dış uçlar, bağlanma noktaları ve çipin yüzeyi mümkün olduğu kadar uzak tutulmalıdır.
Bu analizi yapmak için taramalı elektron mikroskobu ve enerji spektrumunu kullanma: mikroskobik morfolojinin gözlemlenmesi, arıza noktası araması, kusur noktası gözlemi ve konumu, cihazın mikroskobik geometri boyutunun ve pürüzlü yüzey potansiyel dağılımının doğru ölçümü ve dijital geçidin mantıksal kararı dahil devre (voltaj kontrastlı görüntü yöntemiyle); Bu analizi yapmak için enerji spektrometresi veya spektrometresi kullanın: mikroskobik element bileşimi analizi, malzeme yapısı veya kirletici analizi.
01. Yarı iletken cihazların yüzey kusurları ve yanıkları
Yarı iletken cihazların yüzey kusurları ve yanması, Şekil 1'de gösterildiği gibi, entegre devrenin saflaştırılmış katmanının kusuru olan yaygın arıza modlarıdır.
Şekil 2, entegre devrenin metalize katmanının yüzey kusurunu göstermektedir.
Şekil 3, entegre devrenin iki metal şeridi arasındaki arıza kanalını göstermektedir.
Şekil 4, mikrodalga cihazındaki hava köprüsündeki metal şerit çökmesini ve eğrilme deformasyonunu göstermektedir.
Şekil 5 mikrodalga tüpünün ızgara yanmasını göstermektedir.
Şekil 6 entegre elektrik metalize telindeki mekanik hasarı göstermektedir.
Şekil 7 mesa diyot çipinin açılmasını ve kusurunu göstermektedir.
Şekil 8 entegre devrenin girişindeki koruyucu diyotun arızasını göstermektedir.
Şekil 9'da entegre devre çipinin yüzeyinin mekanik darbeden dolayı hasar gördüğü görülmektedir.
Şekil 10 entegre devre çipinin kısmi yanmasını göstermektedir.
Şekil 11'de diyot çipinin bozularak ciddi şekilde yandığı ve arıza noktalarının erime durumuna geçtiği görülmektedir.
Şekil 12, galyum nitrür mikrodalga güç tüpü çipinin yandığını göstermektedir ve yanmış nokta, erimiş bir püskürtme durumu sunmaktadır.
02. Elektrostatik arıza
Üretim, paketleme, taşıma aşamalarından devre kartına yerleştirme, kaynaklama, makine montajı ve diğer işlemlere kadar yarı iletken cihazlar statik elektriğin tehdidi altındadır. Bu süreçte sık hareket edilmesi ve dış dünyanın ürettiği statik elektriğe kolay maruz kalınması nedeniyle ulaşım zarar görmektedir. Bu nedenle kayıpları azaltmak için iletim ve nakliye sırasında elektrostatik korumaya özellikle dikkat edilmelidir.
Tek kutuplu MOS tüplü ve MOS entegre devreli yarı iletken cihazlarda, kendi giriş direnci çok yüksek olduğundan ve geçit kaynağı elektrot kapasitansı çok küçük olduğundan, özellikle MOS tüpü olmak üzere statik elektriğe karşı özellikle hassastır, bu nedenle olması çok kolaydır. Harici elektromanyetik alandan veya elektrostatik indüksiyondan etkilenir ve şarj edilir ve elektrostatik üretim nedeniyle şarjı zamanında boşaltmak zordur. Bu nedenle, statik elektriğin birikmesine ve cihazın anında bozulmasına neden olmak kolaydır. Elektrostatik bozulmanın şekli esas olarak elektriksel ustalıklı bir bozulmadır, yani ızgaranın ince oksit tabakası parçalanarak bir iğne deliği oluşturulur ve bu da ızgara ile kaynak arasındaki veya ızgara ile drenaj arasındaki boşluğu kısaltır.
Ve MOS tüpüne göre MOS entegre devresinin antistatik arıza yeteneği nispeten biraz daha iyidir, çünkü MOS entegre devresinin giriş terminali koruyucu diyotla donatılmıştır. Koruyucu diyotların çoğunda büyük bir elektrostatik voltaj veya aşırı gerilim olduğunda toprağa anahtarlanabilir, ancak voltaj çok yüksekse veya anlık amplifikasyon akımı çok büyükse, bazen koruyucu diyotların kendileri de Şekil 1'de gösterildiği gibi kendiliğinden devreye girecektir. 8.
Şekil 13'te gösterilen birkaç resim, MOS entegre devresinin elektrostatik arıza topografyasıdır. Kırılma noktası küçük ve derin olup, erimiş bir püskürtme durumu sunar.
Şekil 14, bir bilgisayarın sabit diskinin manyetik kafasının elektrostatik bozulmasının görünümünü göstermektedir.
Gönderim zamanı: Temmuz-08-2023
