Општо земено, тешко е да се избегне мал број на дефекти во развојот, производството и употребата на полупроводнички уреди. Со континуираното подобрување на барањата за квалитет на производот, анализата на дефекти станува сè поважна. Со анализа на специфични дефектни чипови, може да им помогне на дизајнерите на кола да ги пронајдат дефектите во дизајнот на уредот, несовпаѓањето на параметрите на процесот, неразумниот дизајн на периферното коло или погрешното работење предизвикано од проблемот. Потребата од анализа на дефекти на полупроводнички уреди главно се манифестира во следниве аспекти:
(1) Анализата на дефекти е неопходна алатка за одредување на механизмот на дефект на чипот на уредот;
(2) Анализата на дефекти обезбедува неопходна основа и информации за ефикасна дијагноза на дефекти;
(3) Анализата на дефекти обезбедува потребни повратни информации за инженерите за дизајн за континуирано подобрување или поправка на дизајнот на чипот и негово поправање во согласност со спецификацијата на дизајнот;
(4) Анализата на дефекти може да обезбеди неопходен додаток за тестирање на производството и да обезбеди неопходна информативна основа за оптимизација на процесот на тестирање за верификација.
За анализа на дефекти на полупроводнички диоди, аудиони или интегрирани кола, прво треба да се тестираат електричните параметри, а по инспекцијата на изгледот под оптички микроскоп, треба да се отстрани амбалажата. Додека се одржува интегритетот на функцијата на чипот, внатрешните и надворешните кабли, точките на поврзување и површината на чипот треба да се чуваат што е можно подалеку, за да се подготви за следниот чекор на анализа.
Користење на скенирачка електронска микроскопија и енергетски спектар за да се направи оваа анализа: вклучувајќи набљудување на микроскопската морфологија, пребарување на точките на дефект, набљудување и локација на точките на дефект, точно мерење на микроскопската геометриска големина на уредот и распределбата на потенцијалот на грубата површина и логичката проценка на колото со дигитална порта (со метод на слика со контраст на напон); Користење на енергетски спектрометар или спектрометар за да се направи оваа анализа има: анализа на микроскопскиот состав на елементите, анализа на структурата на материјалот или анализа на загадувачите.
01. Површински дефекти и изгореници на полупроводнички уреди
Површинските дефекти и прегорувањето на полупроводничките уреди се вообичаени начини на дефект, како што е прикажано на Слика 1, што е дефект на прочистениот слој на интегрираното коло.
Слика 2 го прикажува површинскиот дефект на метализираниот слој на интегрираното коло.
Слика 3 го прикажува каналот за распаѓање помеѓу двете метални ленти на интегрираното коло.
Слика 4 го прикажува колапсот на металната лента и косо деформацијата на воздушниот мост во микробрановиот уред.
Слика 5 го прикажува прегорувањето на решетката на микробрановата цевка.
Слика 6 го прикажува механичкото оштетување на интегрираната електрична метализирана жица.
Слика 7 го прикажува отворот и дефектот на меса диодниот чип.
Слика 8 го прикажува распаѓањето на заштитната диода на влезот на интегрираното коло.
Слика 9 покажува дека површината на чипот со интегрирано коло е оштетена од механички удар.
Слика 10 го прикажува делумното прегорување на чипот со интегрирано коло.
Слика 11 покажува дека диодниот чип бил скршен и сериозно изгорен, а точките на дефект се претвориле во состојба на топење.
Слика 12 го прикажува изгорениот чип од микробрановата цевка со галиум нитрид, а точката на согорување претставува стопена состојба на распрскување.
02. Електростатско распаѓање
Полупроводничките уреди, од производството, пакувањето, транспортот па сè до нивното вметнување на печатената плочка, заварувањето, машинското склопување и другите процеси, се под закана од статички електрицитет. Во овој процес, транспортот е оштетен поради честото движење и лесното изложување на статички електрицитет генериран од надворешниот свет. Затоа, посебно внимание треба да се посвети на електростатската заштита за време на преносот и транспортот за да се намалат загубите.
Кај полупроводничките уреди со униполарни MOS цевки и MOS интегрирани кола, ова е особено чувствително на статички електрицитет, особено кај MOS цевките, бидејќи сопствениот влезен отпор е многу висок, а капацитетот на електродата на изворот на портата е многу мал, па затоа е многу лесно да биде под влијание на надворешно електромагнетно поле или електростатска индукција и да се наполни, а поради електростатското генерирање, тешко е да се испразни полнежот со текот на времето. Затоа, лесно е да се предизвика акумулација на статички електрицитет до моментално распаѓање на уредот. Формата на електростатско распаѓање е главно електрично генијално распаѓање, односно тенкиот оксиден слој на мрежата се распаѓа, формирајќи дупка, која го затвора јазот помеѓу мрежата и изворот или помеѓу мрежата и одводот.
И во однос на MOS цевката, антистатичката способност за дефект на интегрираното коло MOS е релативно малку подобра, бидејќи влезниот терминал на MOS интегрираното коло е опремен со заштитна диода. Откако ќе се појави голем електростатски напон или пренапон во повеќето заштитни диоди, може да се префрлат на земја, но ако напонот е превисок или моменталната струја на засилување е преголема, понекогаш заштитните диоди ќе се превртат, како што е прикажано на Слика 8.
Неколкуте слики прикажани на слика 13 се топографија на електростатско распаѓање на MOS интегрирано коло. Точката на распаѓање е мала и длабока, претставувајќи состојба на распрскување на стопена состојба.
Слика 14 го прикажува изгледот на електростатско распаѓање на магнетната глава на тврдиот диск на компјутерот.
Време на објавување: 08 јули 2023
