電子元件失效分析技術(shù)-閱讀頁(yè)
2025-02-05 15:42本頁(yè)面
【正文】 離子束 紅外光 電子元器件化學(xué)成份分析技術(shù) ? 重要性： ? 器件失效主要原因是污染（顆粒污染和表面污染），確認(rèn)污染源是實(shí)施改進(jìn)措施的先決條件。 2 常用電子元器件化學(xué)成份分析技術(shù) 分析項(xiàng)目特性 （ Item) X射線能譜分析（ EDAX） 俄歇電子能譜（ Auger） 二次離子質(zhì)譜（ SIMS） 傅立葉紅外光譜（ FTIR） 分析深度 1～ 5um 表面 2nm 表面 1～ 10mm 靈敏度 % % PPM～ PPT PPM 分析信息 元素 元素 元素 /分子 分子 空間分辨率 10nm 15nm ～ 2mm 輻射源 電子束 電子束 離子束 紅外光 二、電子元器件主要失效機(jī)理與相應(yīng)的分析技術(shù) ? 、分立半導(dǎo)體器件和集成電路共有的失效部位、機(jī)理和分析技術(shù) ? 、超大規(guī)模集成電路（ VLSI）的主要失效機(jī)理和分析技術(shù) 、分立半導(dǎo)體器件和集成電路共有的失效部位、機(jī)理和分析技術(shù) ? 失效模式： ? 開路、短路和點(diǎn)參數(shù)漂移 ? 失效部位和機(jī)理： ? 過(guò)電應(yīng)力（ EOS）損傷、靜電放電（ ESD）損傷、封裝失效、引線鍵合失效、金屬－半導(dǎo)體接觸退化、鈉離子沾污、氧化層針孔和芯片粘接失效等 、過(guò)電應(yīng)力（ EOS）和靜電放電（ ESD）損傷的失效分析技術(shù) ? EOS：電源開關(guān)瞬間、交流電源的電壓波動(dòng)或接地不良、雷擊等情況下，器件受到瞬間高電壓或大電流沖擊，此時(shí)瞬時(shí)功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)器件的額定功率，此類損傷屬于過(guò)電應(yīng)力損傷。 ? ESD：由于摩擦和感應(yīng)作用，人和物體可能帶有高壓靜電，帶電體接觸 MOS器件、CMOS電路和雙極器件、會(huì)引起介質(zhì)層、 pn結(jié)的潛在或明顯的損傷。 ? 對(duì)正常樣品進(jìn)行過(guò)電應(yīng)力和靜電放電損傷的模擬試驗(yàn)，比較實(shí)效器件和模擬器件的電測(cè)結(jié)果和顯微圖象。 ? 高溫高濕試驗(yàn)（微小泄漏）或負(fù)壓法測(cè)泄漏（大泄漏）。 、引線鍵合失效的分析技術(shù) ? 主要表現(xiàn)：金線與金屬化鋁布線的壓焊點(diǎn)發(fā)生固相反應(yīng)，形成紫斑（ AuAl2）化合物，造成接觸不良，或引線脫落。 ? 分析方法： ? Wire touch －－ X－ Ray透視 ? ball neck open－－ X－ Ray透視、 SEM ? 鍵合引線脫落－－ SEM、 X－ Ray能譜 （紫斑） 、金屬－半導(dǎo)體接觸退化 ? 原因： ? 器件工作時(shí)發(fā)熱升溫會(huì)導(dǎo)致金屬－半導(dǎo)體原子相互擴(kuò)散； ? 水汽和雜質(zhì)的侵蝕會(huì)導(dǎo)致金屬－半導(dǎo)體界面的化學(xué)腐蝕作用。 ? 背面金相觀察，尋找金屬化層內(nèi)表面被腐蝕的情況。 、鈉離子沾污 ? 現(xiàn)象： ? 半導(dǎo)體表面反型或形成溝道、使器件表面狀態(tài)及不穩(wěn)定，導(dǎo)致電參數(shù)（反向漏電流、放大系數(shù)、擊穿電壓、閾值電壓、暗電流）退化。 、氧化層針孔 ? 失效原理： ? 氧化層針孔使上面的金屬和下面的半導(dǎo)體短路，造成電特性退化或失效。 ? 測(cè)試方法： ? C－ SAM ? 紅外熱相儀觀察 ? 解剖看端面 （ VLSI）的主要失效機(jī)理和分析技術(shù) ? VLSI的特點(diǎn)： ? 每芯片元件數(shù)巨大、線寬很窄、介質(zhì)層厚度和元件尺寸都很小，電源電壓不可能再降低，導(dǎo)致 VLSI的單位元件內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度、電流密度比分立器件大很多。 ? 金屬電遷移，主要是隨著超大規(guī)模集成電路的密度增加，金屬互連線變得更窄，電子動(dòng)量的沖擊使金屬產(chǎn)生疲勞。 ? 金屬的化學(xué)腐蝕。 ? 介質(zhì)擊穿的種類： ? 使用和測(cè)試中的過(guò)電應(yīng)力（ EOS）和靜電放電（ ESD）等異常應(yīng)力超過(guò)介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度引起。 ? 與時(shí)間相關(guān)的擊穿（ TDDB），這是由于介質(zhì)中的可動(dòng)鈉離子在電場(chǎng)作用下遷移引起的。 ? 光發(fā)射顯微鏡（ PEM） 適用于光輻射型漏電失效，波長(zhǎng)范圍250nm~1050nm，空間分辨率 1um，檢測(cè)靈敏度 1uA。 熱載流子的種類 ? 溝道熱載流子 ? 載流子在漏極電壓形成的高電場(chǎng)下，從源極向漏極加速運(yùn)動(dòng)，在達(dá)到漏極邊緣之前，部分載流子獲得足以克服 Si－ SiO2界面勢(shì)壘的能量，熱電子會(huì)注入到柵極下面的 SiO2層中。這些載流子的大部分受到加速后能通過(guò)柵氧化層，形成可測(cè)量的柵極電流；其中一小部分載流子將被氧化層中的陷阱俘獲，由于陷阱電子產(chǎn)生的電荷積累而引起電參數(shù)不穩(wěn)定，表現(xiàn)為閾值電壓漂移或跨導(dǎo)值降低。 VLSI失效分析技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 失效定位后的分析技術(shù)： ? 帶有激光切割的機(jī)械探針臺(tái)，對(duì)可疑器件隔離探測(cè)。 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：在試驗(yàn)中對(duì)整機(jī)加電操作時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)供電電源發(fā)生輸出電壓過(guò)沖，瞬間電壓變高的現(xiàn)象，之后整機(jī)工作電流出現(xiàn)異常，換電路后整機(jī)正常。閂鎖效應(yīng)產(chǎn)生的大電流導(dǎo)致金屬化互連線燒毀
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