सामान्यतया, अर्धचालक उपकरणों के विकास, उत्पादन और उपयोग में थोड़ी सी विफलता से बचना मुश्किल है। उत्पाद गुणवत्ता आवश्यकताओं में निरंतर सुधार के साथ, विफलता विश्लेषण अधिक से अधिक महत्वपूर्ण होता जा रहा है। विशिष्ट विफलता चिप्स का विश्लेषण करके, यह सर्किट डिजाइनरों को डिवाइस डिजाइन के दोष, प्रक्रिया मापदंडों के बेमेल, परिधीय सर्किट के अनुचित डिजाइन या समस्या के कारण होने वाले गलत संचालन का पता लगाने में मदद कर सकता है। अर्धचालक उपकरणों के विफलता विश्लेषण की आवश्यकता मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में प्रकट होती है:
(1) डिवाइस चिप की विफलता तंत्र को निर्धारित करने के लिए विफलता विश्लेषण 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 लगातार सुधार या मरम्मत करने और डिज़ाइन विनिर्देश के अनुसार इसे और अधिक उचित बनाने के लिए आवश्यक फीडबैक जानकारी प्रदान करता है;
(4) विफलता विश्लेषण उत्पादन परीक्षण के लिए आवश्यक पूरक प्रदान कर सकता है और सत्यापन परीक्षण प्रक्रिया के अनुकूलन के लिए आवश्यक सूचना आधार प्रदान कर सकता है।
सेमीकंडक्टर डायोड, ऑडियोन या इंटीग्रेटेड सर्किट के विफलता विश्लेषण के लिए, पहले विद्युत मापदंडों का परीक्षण किया जाना चाहिए, और ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के तहत उपस्थिति निरीक्षण के बाद, पैकेजिंग को हटा दिया जाना चाहिए। चिप फ़ंक्शन की अखंडता को बनाए रखते हुए, आंतरिक और बाहरी लीड, बॉन्डिंग पॉइंट और चिप की सतह को यथासंभव दूर 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 आकृति विज्ञान का अवलोकन, विफलता बिंदु खोज, दोष बिंदु अवलोकन और स्थान, डिवाइस के सूक्ष्म ज्यामिति आकार और खुरदरी सतह संभावित वितरण का सटीक माप और डिजिटल गेट का तार्किक निर्णय शामिल है। सर्किट (वोल्टेज कंट्रास्ट छवि विधि के साथ); 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 की सतह की खराबी और जलन
सतह दोष और अर्धचालक उपकरणों का जलना दोनों सामान्य विफलता मोड हैं, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, जो एकीकृत सर्किट की शुद्ध परत का दोष है।
चित्र 2 एकीकृत सर्किट की धातुकृत परत की सतह के दोष को दर्शाता है।
चित्र 3 एकीकृत सर्किट की दो धातु पट्टियों के बीच ब्रेकडाउन चैनल दिखाता है।
चित्र 4 माइक्रोवेव उपकरण में वायु पुल पर धातु की पट्टी के ढहने और तिरछी विकृति को दर्शाता है।
चित्र 5 माइक्रोवेव ट्यूब के ग्रिड बर्नआउट को दर्शाता है।
चित्र 6 एकीकृत विद्युत धातुयुक्त तार को यांत्रिक क्षति दिखाता है।
चित्र 7 मेसा डायोड चिप के खुलने और ख़राब होने को दर्शाता है।
चित्र 8 एकीकृत सर्किट के इनपुट पर सुरक्षात्मक डायोड के टूटने को दर्शाता है।
चित्र 9 से पता चलता 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 से पता चलता है कि डायोड चिप टूट गई थी और गंभीर रूप से जल गई थी, और टूटने वाले बिंदु पिघलने की स्थिति में बदल गए थे।
चित्र 12 गैलियम नाइट्राइड माइक्रोवेव पावर ट्यूब चिप को जला हुआ दिखाता है, और जला हुआ बिंदु पिघला हुआ स्पटरिंग राज्य प्रस्तुत करता है।
02. इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन
विनिर्माण, पैकेजिंग, परिवहन से लेकर सर्किट बोर्ड पर डालने, वेल्डिंग, मशीन असेंबली और अन्य प्रक्रियाओं तक सेमीकंडक्टर उपकरण स्थैतिक बिजली के खतरे में हैं। इस प्रक्रिया में, लगातार आवाजाही और बाहरी दुनिया द्वारा उत्पन्न स्थैतिक बिजली के आसान संपर्क के कारण परिवहन क्षतिग्रस्त हो जाता है। इसलिए, नुकसान को कम करने के लिए ट्रांसमिशन और परिवहन के दौरान इलेक्ट्रोस्टैटिक सुरक्षा पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।
एकध्रुवीय एमओएस ट्यूब और एमओएस एकीकृत सर्किट वाले अर्धचालक उपकरणों में स्थैतिक बिजली के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील है, विशेष रूप से एमओएस ट्यूब, क्योंकि इसका स्वयं का इनपुट प्रतिरोध बहुत अधिक है, और गेट-स्रोत इलेक्ट्रोड कैपेसिटेंस बहुत छोटा है, इसलिए यह बहुत आसान है बाहरी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र या इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण से प्रभावित और चार्ज किया जाता है, और इलेक्ट्रोस्टैटिक पीढ़ी के कारण, समय पर चार्ज का निर्वहन करना मुश्किल होता है, इसलिए, डिवाइस के तात्कालिक टूटने के लिए स्थैतिक बिजली के संचय का कारण बनना आसान होता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन का रूप मुख्य रूप से इलेक्ट्रिकल इंजिनियस ब्रेकडाउन 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 के अंतर को छोटा कर देता है।
और एमओएस ट्यूब एमओएस इंटीग्रेटेड सर्किट के सापेक्ष एंटीस्टैटिक ब्रेकडाउन क्षमता अपेक्षाकृत थोड़ी बेहतर है, क्योंकि एमओएस इंटीग्रेटेड सर्किट का इनपुट टर्मिनल सुरक्षात्मक डायोड से लैस है। एक बार जब एक बड़ा इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज या सर्ज वोल्टेज होता है तो अधिकांश सुरक्षात्मक डायोड को जमीन पर स्विच किया जा सकता है, लेकिन यदि वोल्टेज बहुत अधिक है या तात्कालिक प्रवर्धन धारा बहुत बड़ी है, तो कभी-कभी सुरक्षात्मक डायोड स्वयं ही चालू हो जाएंगे, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है 8.
चित्र 13 में दिखाए गए कई चित्र एमओएस एकीकृत सर्किट की इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन स्थलाकृति हैं। ब्रेकडाउन बिंदु छोटा और गहरा है, जो पिघली हुई स्पटरिंग स्थिति प्रस्तुत करता है।
चित्र 14 कंप्यूटर हार्ड डिस्क के चुंबकीय सिर के इलेक्ट्रोस्टैटिक टूटने की उपस्थिति को दर्शाता है।
पोस्ट समय: जुलाई-08-2023
