半導(dǎo)體器件可靠性與失效分析20xx-20xx-1-資料下載頁
2025-08-01 12:36本頁面
【正文】 轉(zhuǎn)角、臺階、接觸孔等 材料性質(zhì)：銅最好、鋁較差、鋁銅合金介于其中 金屬遷移 ? 失效模式：金屬互連線電阻值增大或開路 ? 失效機理：電子風(fēng)效應(yīng) ? 產(chǎn)生條件：電流密度大于 10E5A/cm2 高溫 ? 糾正措施：高溫淀積，增加鋁顆粒直徑，摻銅，降低工作溫度，減少階梯，銅互連、平面化工藝 互連線和焊點的電遷移 ? 閂鎖效應(yīng) (Latchup)寄生 PNPN效應(yīng) 由于 MOS管存在寄生晶體管效應(yīng) (CMOS管下面會構(gòu)成多個晶體管，它們自身可能構(gòu)成一個電路 )，若電路偶然出現(xiàn)使該寄生晶體管開通的條件，則寄生電路會極大影響正常電路的動作，使原 MOS電路承受大于正常狀態(tài)很大的電流，可使電路迅速燒毀。 閂鎖狀態(tài)下器件在電源與地之間形成短路，造成大電流、過電應(yīng)力和器件損壞 通信接口集成電路的閂鎖失效 (例子 32) (孔學(xué)東 ,恩云飛主編的電 )現(xiàn)象：信號通訊異常 ? 熱載流子效應(yīng) (Hot Carrier Injection 柵極電壓 Vg小于漏極電壓 Vd時，柵極絕緣膜下的溝道被夾斷，漏極附近電場增高； 源極流經(jīng)此區(qū)的電子成為熱電子，碰撞增多漏極雪崩熱載流子； 注入柵極二氧化硅膜中，使其產(chǎn)生陷阱和界面能級，閾值電壓增加，氧化層電荷增加或波動不穩(wěn)，器件性能退化 ? 與時間相關(guān)的介質(zhì)擊穿 (Time Dependent Dielectric Breakdron) 擊穿模型： I/E(空穴擊穿 )， E(熱化學(xué)擊穿 ) I/E模型：電子穿越氧化膜 ?產(chǎn)生電子陷阱和空穴陷阱 +電子空穴對 ?空穴隧穿回氧化層，形成電流 ?空穴易被陷阱俘獲 ?在氧化層中產(chǎn)生電場 ?缺陷處局部電流不斷增加，形成正反饋 ?陷阱互相重疊并連成一個導(dǎo)電通道時，氧化層被擊穿。 E模型： 熱動力學(xué)過程，處于熱應(yīng)力和外加電場下的偶極子相互作用破壞了 SiO鍵而產(chǎn)生擊穿。 RTEEsaeAet ?? ? ? ? 金屬遷移 從鍵合焊盤處開始的金屬枝晶生長，是一金屬離子從陽極區(qū)向陰極區(qū)遷移的電解過程。 現(xiàn)象：橋連區(qū)的泄漏電流增加，甚至短路 遷移離子： Ag,Pb,Sn,Au,Cu 預(yù)防銀遷移的方法： 使用銀合金； 在布線布局設(shè)計時，避免細(xì)間距相鄰導(dǎo)體間的電流電位差過高； 設(shè)置表面保護(hù)層； 清洗助焊劑殘留物 ? 腐蝕 出現(xiàn)條件：封裝內(nèi)存在潮氣和離子沾污物 本質(zhì)：電化學(xué)反應(yīng) 例子 33 混合集成電路的電化學(xué)腐蝕 (孔、恩的電 ) ? 金屬間化合物 ? 優(yōu)點：提高結(jié)合力 ? 缺點：過量的金屬間化合物會使局部脆化
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