半導(dǎo)體器件失效分析基礎(chǔ)(編輯修改稿)
2025-01-25 12:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、線路、材料、篩選方法和條件、使用和維護(hù)方法，質(zhì)量控制和管理等方面的問(wèn)題。 失效分析的基本內(nèi)容（續(xù)） ? 七、新失效因素的考慮 經(jīng)過(guò)失效分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)，器件原有的問(wèn)題得到解決，但一些新的失效因素又將產(chǎn)生，對(duì)這些新因素要重新分析研究，并采取新的措施加以控制和消除。如此周而復(fù)始，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，從而使器件的可靠性水平不斷得到提高。 失效分析的基本內(nèi)容（續(xù)） ? 失效分析是一門(mén)邊緣科學(xué)，它跨越多種科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域并把各自獨(dú)立的技術(shù)綜合在一起，它也可以說(shuō)是一門(mén)綜合性科學(xué)。所以進(jìn)行失效分析時(shí)要經(jīng)常從器件設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、器件物理、器件使用、設(shè)備設(shè)計(jì)和制造以及可靠性管理等方面進(jìn)行調(diào)查和綜合分析考慮。只有這樣才能準(zhǔn)確地找出失效的真正根源。 主要失效模式和機(jī)理 ? 一、常見(jiàn)的失效模式 失效模式就是失效的表現(xiàn)形式。它可以分為： 漏電、開(kāi)路、燒毀、光刻缺陷、擴(kuò)散缺陷、鋁條腐蝕、 鋁缺口、鋁劃傷、 內(nèi)壓焊點(diǎn)抬起、外壓焊點(diǎn)抬起、鍵合絲斷裂、芯片脫落、靜電放電損傷、閂鎖燒毀、電過(guò)應(yīng)力損傷、鈍化層開(kāi)裂、 MOS管柵穿、多余物、漏氣、白道擊穿、引腿斷裂、外引腿腐蝕、封裝標(biāo)志不清、電參數(shù)超標(biāo)。 主要失效模式和機(jī)理（續(xù)） ? 如果將失效模式分別按時(shí)間、機(jī)器臺(tái)號(hào)、器件品種或生產(chǎn)廠家、設(shè)備研制的不同階段等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并畫(huà)出百分比分布圖就是所謂失效模式模型。根據(jù)失效模式模型的區(qū)別或變化過(guò)程就可以判斷可靠性的現(xiàn)狀以及變化過(guò)程，并能準(zhǔn)確地找出主要問(wèn)題和提出有效改進(jìn)措施。 主要失效模式和機(jī)理（續(xù)） ? 二、主要失效機(jī)理 ? 失效機(jī)理是器件失效的實(shí)質(zhì)原因。即引起器件失效的物理或化學(xué)過(guò)程。它們包括以下幾方面： ? 設(shè)計(jì)問(wèn)題引起的劣化：版圖、工藝方案、電路和結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計(jì)缺陷。 ? 體內(nèi)劣化機(jī)理：二次擊穿、 CMOS閂鎖效應(yīng)、中子輻射損傷、重金屬沾污和材料缺陷引起的結(jié)特性退化、瞬間功率過(guò)載等。 主要失效模式和機(jī)理（續(xù)） ? 表面劣化機(jī)理：鈉離子沾污引起溝道漏電、輻照損傷，表面擊穿（蠕變）、表面復(fù)合引起小電流增益減小等。 ? 金屬化系統(tǒng)劣化機(jī)理：金鋁合金、鋁電遷移、鋁應(yīng)力遷移、鋁腐蝕、臺(tái)階斷鋁、電過(guò)應(yīng)力燒毀等。 ? 氧化層缺陷引起的失效：針孔、氧化層厚度不均勻、接觸孔鉆蝕、介質(zhì)擊穿等。 主要失效模式和機(jī)理（續(xù)） ? 鍵合缺陷引起的失效：鍵合點(diǎn)頸部損傷、鍵合強(qiáng)度不夠，鍵合區(qū)沾污、金鋁合金、鍵合位置不當(dāng)、鍵合絲損傷、鍵合絲長(zhǎng)尾、鍵合應(yīng)力過(guò)大損傷硅片。 ? 封裝劣化機(jī)理：管腿腐蝕、管腿損傷、漏氣、殼內(nèi)有外來(lái)物引起漏電或短路、殼內(nèi)水汽含量高、絕緣珠裂縫、標(biāo)志不清。 ? 使用問(wèn)題引起的損壞：靜電放電損傷、電浪涌損傷、雷擊、塑封器件潮敏失效、機(jī)械損傷，高溫引起的損傷、有害氣體造成元器件腐蝕、沾污腐蝕、干擾信號(hào)引起的故障等。 失效分析程序 ? 一、解剖前 ? 失效情況調(diào)查，總結(jié)失效數(shù)據(jù)。 ? 測(cè)試 ? 功能測(cè)試，驗(yàn)證失效數(shù)據(jù)； 非功能測(cè)試（ IV曲線測(cè)試）： ? 輸入端－輸入端 輸入端－ VCC ? 輸入端－ GND 輸出端－ GND ? 輸出端－ VCC 輸出端－輸出端 ? 輸入端－輸出端 VCC－ GND 失效分析程序（續(xù)） ? 外觀鏡檢 ? 鍍層質(zhì)量、引腳的銹蝕情況； ? 引腳根部和密封處的機(jī)械損傷； ? 污染或粘附物； ? 引腳與玻璃的粘附、密封縫的質(zhì)量； ? 外觀標(biāo)志 失效分析程序（續(xù)） ? 檢漏。 ? 失效模式分類。 ? 模擬實(shí)驗(yàn)。 ? 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。 失效分析程序（續(xù)） ? 二、電路和元器件解剖 ? 不同電路和元件有不同的解剖方法。解剖時(shí)不能引入新的失效模式。 ? 大規(guī)模、超大規(guī)模塑封集成電路的解剖。 ? 超小型塑封器件的解剖。 ? TO型金屬管殼 ? 陶瓷扁平封裝和陶瓷雙列直插式封裝 ? G型管殼封裝 ? 金屬雙列直插式封裝 ? 失效分析程序（續(xù)） ? 采用的解剖手段： ? 化學(xué)方法 ? 物理方法 ? 機(jī)械方法 ? 熱分離方法
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