Almennt séð er erfitt að forðast smávægileg bilun í þróun, framleiðslu og notkun hálfleiðara. Með stöðugum framförum í kröfum um gæði vöru er bilunargreining sífellt mikilvægari. Með því að greina tilteknar bilaðar flísar getur það hjálpað hringrásarhönnuðum að finna galla í hönnun tækja, ósamræmi í ferlisbreytum, óraunhæfa hönnun jaðarrása eða ranga virkni sem orsakast af vandamálinu. Nauðsyn bilunargreiningar á hálfleiðurum birtist aðallega í eftirfarandi þáttum:
(1) Bilunargreining er nauðsynleg leið til að ákvarða bilunarferli örgjörvans;
(2) Bilanagreining veitir nauðsynlegan grunn og upplýsingar fyrir skilvirka bilanagreiningu;
(3) Bilunargreining veitir hönnunarverkfræðingum nauðsynlegar upplýsingar til að bæta eða gera við hönnun örgjörvans stöðugt og gera hana skynsamlegri í samræmi við hönnunarforskriftina;
(4) Bilunargreining getur veitt nauðsynlega viðbót við framleiðsluprófanir og veitt nauðsynlegar upplýsingar til að hámarka sannprófunarferli.
Við bilunargreiningu á hálfleiðurum, hljóðrásum eða samþættum hringrásum ætti fyrst að prófa rafmagnsþætti og eftir útlitsskoðun undir ljósasmásjá ætti að fjarlægja umbúðirnar. Meðan á heilleika örgjörvans stendur ætti að halda innri og ytri leiðslum, tengipunktum og yfirborði örgjörvans eins og kostur er til að undirbúa næsta greiningarskref.
Notkun rafeindasmásjár og orkurófs til að framkvæma þessa greiningu: þar á meðal athugun á smásjárformgerð, leit að bilunarpunktum, athugun og staðsetningu gallapunkta, nákvæm mæling á smásjárstærð tækisins og grófri yfirborðsspennudreifingu og rökfræðilegri ákvörðun stafrænnar hliðrásar (með spennuandstæðumyndaaðferð); Notkun orkurófsmælis eða litrófsmælis til að framkvæma þessa greiningu inniheldur: smásjárgreiningu á samsetningu frumefna, greiningu á efnisbyggingu eða mengunarefnum.
01. Yfirborðsgalla og brunasár á hálfleiðurum
Yfirborðsgallar og bruni í hálfleiðurum eru algeng bilunarmáti, eins og sést á mynd 1, sem er galli í hreinsuðu lagi samþættra hringrásar.
Mynd 2 sýnir yfirborðsgalla málmhúðaðs lags samþætta hringrásarinnar.
Mynd 3 sýnir sundurliðunarrásina milli tveggja málmræma samþættu hringrásarinnar.
Mynd 4 sýnir fall og skekkjuaflögun málmröndarinnar á loftbrúnni í örbylgjuofnstækinu.
Mynd 5 sýnir bruna í rist örbylgjurörsins.
Mynd 6 sýnir vélræna skemmdir á samþætta rafmagnsmálmhúðaða vírnum.
Mynd 7 sýnir opnun og galla í mesa díóðuflísinni.
Mynd 8 sýnir sundurliðun verndardíóðunnar við inngang samþættu hringrásarinnar.
Mynd 9 sýnir að yfirborð samþættu hringrásarflísins er skemmt vegna vélrænna áhrifa.
Mynd 10 sýnir að hluta til bruna út á samþættu hringrásarflísinni.
Mynd 11 sýnir að díóðuflísin brotnaði niður og brann alvarlega og bilunarpunktarnir bráðnuðu.
Mynd 12 sýnir brunna flís af örbylgjuofnröri úr gallíumnítríði, og brunapunkturinn sýnir bráðið spúttunarástand.
02. Rafstöðueiginleikar
Hálfleiðarar, allt frá framleiðslu, pökkun, flutningi þar til þeir eru settir á rafrásarborðið, suðu, samsetningu véla og öðrum ferlum, eru undir hættu á stöðurafmagni. Í þessu ferli skemmist flutningurinn vegna tíðra hreyfinga og auðveldrar útsetningar fyrir stöðurafmagni sem myndast af umheiminum. Þess vegna skal sérstaklega huga að vörn gegn rafstöðuvarnir við flutning til að draga úr tapi.
Í hálfleiðaratækjum með einpóla MOS-rörum og MOS-samþættum hringrásum er sérstaklega viðkvæmt fyrir stöðurafmagni, sérstaklega MOS-rörum, vegna þess að eigin inntaksviðnám þeirra er mjög hátt og rafrýmd hliðs-uppsprettunnar er mjög lítil, þannig að það er mjög auðvelt að verða fyrir áhrifum af utanaðkomandi rafsegulsviði eða rafstöðuvirkni og hlaða. Vegna rafstöðuvirkni er erfitt að tæma hleðsluna í tæka tíð. Þess vegna er auðvelt að valda uppsöfnun stöðurafmagns sem veldur tafarlausu bilun í tækinu. Form rafstöðuvirknibilunar er aðallega rafmagnssnilldarbilun, það er að segja, þunnt oxíðlag rafkerfisins brotnar niður og myndar nála sem styttir bilið milli rafkerfisins og uppsprettunnar eða milli rafkerfisins og frárennslis.
Og miðað við MOS-rásina er stöðurafmagnsbrotsþol MOS-samþættra hringrása örlítið betra, þar sem inntakstenging MOS-samþættra hringrásarinnar er búin verndardíóðu. Þegar mikil rafstöðuspenna eða spennubylgja myndast er hægt að kveikja á flestum verndardíóðum í jörð, en ef spennan er of há eða augnabliksmagnarstraumurinn er of mikill, geta verndardíóðurnar stundum slokknað, eins og sýnt er á mynd 8.
Myndirnar sem sýndar eru á mynd 13 sýna rafstöðueiginleika MOS-samþættra hringrása. Leiðnipunkturinn er lítill og djúpur, sem sýnir bráðið spúttunarástand.
Mynd 14 sýnir hvernig rafstöðuveik sundrun á segulhaus harðdisks tölvu verður.
Birtingartími: 8. júlí 2023
