सामान्यतः, अर्धचालक उपकरणों के विकास, उत्पादन और उपयोग में छोटी-मोटी विफलताओं से बचना मुश्किल होता है। उत्पाद गुणवत्ता आवश्यकताओं में निरंतर सुधार के साथ, विफलता विश्लेषण का महत्व और भी बढ़ रहा है। विशिष्ट विफलता चिप्स का विश्लेषण करके, सर्किट डिज़ाइनरों को उपकरण डिज़ाइन में दोषों, प्रक्रिया मापदंडों के बेमेल होने, परिधीय सर्किट के अनुचित डिज़ाइन या समस्या के कारण होने वाले गलत संचालन का पता लगाने में मदद मिल सकती है। अर्धचालक उपकरणों के विफलता विश्लेषण की आवश्यकता मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में प्रकट होती है:
(1) विफलता विश्लेषण डिवाइस चिप की विफलता तंत्र को निर्धारित करने के लिए एक आवश्यक साधन है;
(2) विफलता विश्लेषण प्रभावी दोष निदान के लिए आवश्यक आधार और जानकारी प्रदान करता है;
(3) विफलता विश्लेषण डिज़ाइन इंजीनियरों को चिप डिज़ाइन में निरंतर सुधार या मरम्मत करने और डिज़ाइन विनिर्देश के अनुसार इसे अधिक उचित बनाने के लिए आवश्यक फीडबैक जानकारी प्रदान करता है;
(4) विफलता विश्लेषण उत्पादन परीक्षण के लिए आवश्यक अनुपूरक प्रदान कर सकता है और सत्यापन परीक्षण प्रक्रिया के अनुकूलन के लिए आवश्यक सूचना आधार प्रदान कर सकता है।
अर्धचालक डायोड, ऑडियोन या एकीकृत परिपथों के विफलता विश्लेषण के लिए, पहले विद्युत मापदंडों का परीक्षण किया जाना चाहिए, और ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप से उपस्थिति निरीक्षण के बाद, पैकेजिंग को हटा दिया जाना चाहिए। चिप के कार्य की अखंडता को बनाए रखते हुए, आंतरिक और बाहरी लीड, बॉन्डिंग पॉइंट और चिप की सतह को यथासंभव सुरक्षित रखा जाना चाहिए, ताकि विश्लेषण के अगले चरण की तैयारी की जा सके।
इस विश्लेषण को करने के लिए स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और ऊर्जा स्पेक्ट्रम का उपयोग करना: सूक्ष्म आकारिकी का अवलोकन, विफलता बिंदु खोज, दोष बिंदु अवलोकन और स्थान, डिवाइस के सूक्ष्म ज्यामिति आकार और किसी न किसी सतह संभावित वितरण का सटीक माप और डिजिटल गेट सर्किट (वोल्टेज कंट्रास्ट छवि विधि के साथ) का तर्क निर्णय शामिल है; इस विश्लेषण को करने के लिए ऊर्जा स्पेक्ट्रोमीटर या स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करें: सूक्ष्म तत्व संरचना विश्लेषण, सामग्री संरचना या प्रदूषक विश्लेषण।
01. अर्धचालक उपकरणों के सतही दोष और जलन
अर्धचालक उपकरणों के सतही दोष और बर्न-आउट दोनों ही सामान्य विफलता मोड हैं, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, जो एकीकृत सर्किट की शुद्ध परत का दोष है।
चित्र 2 एकीकृत परिपथ की धातुकृत परत के सतही दोष को दर्शाता है।
चित्र 3 एकीकृत सर्किट की दो धातु पट्टियों के बीच ब्रेकडाउन चैनल को दर्शाता है।
चित्र 4 में माइक्रोवेव उपकरण में वायु पुल पर धातु पट्टी के पतन और तिरछा विरूपण को दर्शाया गया है।
चित्र 5 में माइक्रोवेव ट्यूब के ग्रिड बर्नआउट को दर्शाया गया है।
चित्र 6 एकीकृत विद्युत धातुकृत तार को हुई यांत्रिक क्षति को दर्शाता है।
चित्र 7 मेसा डायोड चिप के उद्घाटन और दोष को दर्शाता है।
चित्र 8 एकीकृत सर्किट के इनपुट पर सुरक्षात्मक डायोड के टूटने को दर्शाता है।
चित्र 9 दर्शाता है कि एकीकृत सर्किट चिप की सतह यांत्रिक प्रभाव से क्षतिग्रस्त हो गई है।
चित्र 10 एकीकृत सर्किट चिप के आंशिक बर्नआउट को दर्शाता है।
चित्र 11 में दिखाया गया है कि डायोड चिप टूट गई थी और बुरी तरह जल गई थी, तथा टूटने वाले बिंदु पिघलने की स्थिति में आ गए थे।
चित्र 12 में गैलियम नाइट्राइड माइक्रोवेव पावर ट्यूब चिप को जला हुआ दिखाया गया है, तथा जला हुआ बिंदु पिघली हुई स्पटरिंग अवस्था को दर्शाता है।
02. इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन
विनिर्माण, पैकेजिंग, परिवहन से लेकर सर्किट बोर्ड पर लगाने, वेल्डिंग, मशीन असेंबली और अन्य प्रक्रियाओं तक, अर्धचालक उपकरण स्थैतिक विद्युत के खतरे में रहते हैं। इस प्रक्रिया में, बार-बार होने वाली आवाजाही और बाहरी दुनिया से उत्पन्न स्थैतिक विद्युत के आसान संपर्क के कारण परिवहन क्षतिग्रस्त हो जाता है। इसलिए, नुकसान को कम करने के लिए संचरण और परिवहन के दौरान इलेक्ट्रोस्टैटिक सुरक्षा पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।
एकध्रुवीय MOS ट्यूब और MOS एकीकृत परिपथ वाले अर्धचालक उपकरण स्थैतिक विद्युत के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील होते हैं, विशेष रूप से MOS ट्यूब। क्योंकि इसका अपना इनपुट प्रतिरोध बहुत अधिक होता है और गेट-सोर्स इलेक्ट्रोड कैपेसिटेंस बहुत छोटा होता है, इसलिए यह बाहरी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र या इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण से प्रभावित होकर आवेशित होना बहुत आसान होता है, और इलेक्ट्रोस्टैटिक उत्पादन के कारण, समय पर आवेश का निर्वहन करना मुश्किल होता है, इसलिए, स्थैतिक विद्युत के संचय से उपकरण का तात्कालिक विखंडन होना आसान होता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक विखंडन का रूप मुख्य रूप से विद्युत सरल विखंडन है, अर्थात, ग्रिड की पतली ऑक्साइड परत टूट जाती है, जिससे एक पिनहोल बनता है, जो ग्रिड और स्रोत के बीच या ग्रिड और नाली के बीच की खाई को छोटा कर देता है।
और MOS ट्यूब की तुलना में, MOS एकीकृत परिपथ की एंटीस्टेटिक ब्रेकडाउन क्षमता अपेक्षाकृत थोड़ी बेहतर होती है, क्योंकि MOS एकीकृत परिपथ का इनपुट टर्मिनल एक सुरक्षात्मक डायोड से सुसज्जित होता है। एक बार जब उच्च इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज या सर्ज वोल्टेज उत्पन्न होता है, तो अधिकांश सुरक्षात्मक डायोड को ग्राउंड पर स्विच किया जा सकता है, लेकिन यदि वोल्टेज बहुत अधिक हो या तात्कालिक प्रवर्धन धारा बहुत अधिक हो, तो कभी-कभी सुरक्षात्मक डायोड स्वयं ही टूट जाते हैं, जैसा कि चित्र 8 में दिखाया गया है।
चित्र 13 में दिखाए गए कई चित्र MOS एकीकृत परिपथ की इलेक्ट्रोस्टैटिक विखंडन स्थलाकृति दर्शाते हैं। विखंडन बिंदु छोटा और गहरा है, जो पिघली हुई स्पटरिंग अवस्था को दर्शाता है।
चित्र 14 में कंप्यूटर हार्ड डिस्क के चुंबकीय हेड के इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन की स्थिति को दर्शाया गया है।
पोस्ट करने का समय: जुलाई-08-2023
