半导体器件失效分析的研究Research on Semiconductor Device Failure Analysis
中文摘要
半导体失效分析在提高集成电路的可靠性方面有着至关重要的作用。随着集成度的提高，工艺尺寸的缩小，失效分析所面临的困难也逐步增大。因此，失效分析必须配备相应的先进、准确的设备和技术，配以具有专业半导体知识的分析人员，精确定位失效位置。在本文当中，着重介绍多种方法运用Photoemission 显微镜配合IR-OBIRCH精确定位失效位置，并辅以多项案例。
Photoemission是半导体元器件在不同状态下（二极管反向击穿、短路产生的电流、MOS管的饱和发光，等等），所产生的不同波长的光被捕获，从而在图像上产生相应的发光点。Photoemission在失效分析中有着不可或缺的作用，通过对好坏品所产生的发光点的对比，可以为后面的电路分析打下坚实的基础，而且在某些情况下，异常的发光点就是最后我们想要找到的defect的位置。
IR-OBIRCH(Infrared Optical beam Induced Resistance Change)主要是由两部分组成：激光加热器和电阻改变侦测器。电阻的改变是通过激光加热电流流经的路径时电流或者电压的变化来表现的，因此，在使用IR-OBIRCH时，前提是必须保证所加电压两端产生的电流路径要流过defect的位置，这样，在激光加热到defect位置时，由于电阻的改变才能产生电流的变化，从而在图像上显现出相应位置的热点。
虽然Photoemission和IR-OBIRCH可以很好的帮助我们找到defect的位置，但良好的电路分析以及微探针(microprobe)的使用在寻找失效路径方面是十分重要的，只有通过Photoemission的结果分析，加上电路分析以及微探针(micr oprobe)测量内部信号的波形以及I-V曲线，寻找出失效路径后，IR-OBIRCH才能更好的派上用场。因此，在失效分析中，各个步骤缺一不可。
关键词：失效分析；Photoemission；IR-OBIRCH；微探针（microprobe）;
ABSTRACT
Technology of failure analysis is extremely important for reliability of IC.Due to advance of IC, failure analysis is more difficult.Advanced equipment,rational methods and professional of failure analysis is needed. How to use Photoemission and
IR-OBIRCH to find defect location will be performed in this article.
The abnormal emission site can be acquired by Photoemission（e.g reverse biased junction, silicon leakage currents, MOS transistors saturated mode and so on）. Then the abnormal emission site is showed on IC image. Photoemission is very important in failure analysis, we can study the IC schematic and layout overlay base on Photoemission result, and sometimes the abnormal emission site is just the defect location.
The IR-OBIRCH(Infrared Optical beam Induced Resistance Change) method simultaneously uses two main processes: laser-beam heating and resistance-change detection. The resistance change appears as current change or voltage change only when the laser beam irradiates a line where a current is flowing.This results in imaging current paths.
Photoemission and IR-OBIRCH can help us to find the defect location, but professional of circuit analysis and usage of microprobe is also important. Base on Photoemission result, after IC schematic and layout overlay study, then microprobe is performed to trace the internal signal and find the abnormal IV-Curves. IR-OBIRCH can be used to find the defect location at last.
Keywords: failure analysis; Photoemission; IR-OBIRCH; microprobe;
目录
第一章绪论 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 失效分析的概述 (1)
第二章失效分析的基本流程 (2)
2.1 失效分析流程遵循的基本规律 (2)
2.2 失效分析的步骤 (2)
2.3 失效分析应用到的技术 (3)
2.4 失效分析流程实例 (4)
第三章失效分析中的封装检查 (6)
3.1 封装介绍 (6)
3.2 外观检查 (6)
3.3 X射线检查（X-ray） (7)
3.4 超声波扫描显微镜检查（C-SAM） (7)
3.4.1 C-SAM概述 (7)
3.4.2 C-SAM原理 (8)
3.4.3 C-SAM应用实例 (10)
第四章 Photoemission显微镜介绍 (12)
4.1 半导体物理的一些基本知识 (12)
4.2 Photoemission显微镜的介绍 (13)
4.3 Photoemission显微镜的物理机理 (14)
4.4 Photoemission显微镜的正面分析和背面分析 (15)
4.5 Photoemission显微镜光学系统 (16)
4.5.1 Photoemission探测器（PEM Detector） (17)
4.5.2 光谱探测率 (18)
4.5.3 影响灵敏度的因素 (19)
4.6 Photoemission光谱学 (20)
4.6.1 Photoemission光谱学的设备 (20)
4.6.2 Photoemission光源分类 (21)
第五章失效分析中的激光感应技术 (25)
5.1 激光感应技术介绍 (25)
5.2 IR-OBIRCH介绍 (25)
5.3 IR-OBIRCH原理 (26)
5.4 IR-OBIRCH的实践应用 (27)
5.5 SDL技术 (32)
5.5.1 SDL技术介绍 (32)
5.5.2 案例研究 (33)
第六章失效分析的实际案例 (38)
6.1 案例1 (38)
6.2 案例2 (41)
第七章结论 (43)
参考文献 (44)
第一章绪论
第一章绪论
1.1引言
随着社会的发展，科技的进步，集成电路在人们的日常生活和社会发展中所占的比率逐步增大，各种集成电路产品也层出不穷。在市场竞争的激励下，集成规模逐步增高,功能集成也日渐加大，对可靠性的要求也越来越高。对此，对于集成电路的失效分析变的越来越重要，但随着集成度的提高、工艺尺寸的缩小，失效分析所面临的困难也急剧增大。
1.2失效分析的概述
失效分析的目的是通过失效机理、失效原因分析获得产品的改进的建议，避免类似失效事件的发生，提高产品的可靠性。失效分析是元器件可靠性工程中的一个重要组成部分。电子元器件的失效分析是借助各种测试技术和分析方法明确元器件的失效过程，分辨失效模式或机理，确定最终的失效原因。开展电子元器件失效分析工作需要具备相应的测试与分析手段、元器件失效机理等专业基础知识，并需要逐步积累失效分析经验。用于失效分析的设备很多且各有特点，应根据失效分析的要求，选用适当的分析技术和设备，充分利用其功能与特点，降低电子元器件失效分析成本，加快失效分析进度，提高失效分析成功率。
所谓失效是指电子元器件丧失或部分丧失了预定功能。而失效模式是指电子元器件失效的外在宏观表现，对于半导体器件，失效模式有很多，主要有开路、短路、参数漂移、等等。不同类别的电子元器件失效模式的表现各不相同，即使对同一门类的电子元器件，由于其原理、结构和电气性能的差异，失效模式的表现也不尽相同。失效模式的确认是失效分析工作的重要环节。失效机理是指电子元器件失效的物理、化学变化，这种变化深层次的意义指失效过程中元器件内部的原子、分子、离子的变化，以及结构的变化，是失效发生的内在本质。失效机理的种类也很多，常见的有EOS、ESD、氧化层断裂，等等。只有正确的分析和确认失效的原因，对于失效发生的控制和改进措施才能做到有的放矢。
第二章失效分析的基本流程
2.1 失效分析流程遵循的基本规律
对于失效的半导体器件，每一个实验室都有自己的一套分析流程，但其遵循的基本原理都是以非破坏性的检查为先，逐步分析，在非破坏性的检查不能发现失效根源的基础上，再对失效的半导体器件进行深一步的检查。需要注意的是由于不同的半导体器件或者不同的失效模式都分别对应着不同的分析流程，有的失效模式只需在封装检查部分就可以发现失效根源，而有的失效模式则需要配合高精度的设备和深入的电路分析才可以得出相应的结果。
2.2 失效分析的步骤
广义上来讲，失效分析的一系列步骤如下所示：
第一步：对失效模式进行验证。有可能存在这样一种情况，测试人员有可能错误的定义了半导体器件的失效模式，从而使得失效分析人员被告知的失效模式是错误的。因此对确认失效模式是否存在这一工序可以避免不必要的工作的产生。
第二步：确认失效的种类。失效种类可以对应为电性上的失效以及物理上的失效特征,对应电性的有参数上的失效，IV曲线有问题或者有漏电流的产生等。而对应物理的失效特征则有封装损坏，腐蚀等。同时还要搞清楚失效产生时的测试环境，比如burn-in,ESD等。
第三步：决定需要分析的失效种类。对应一个半导体器件有可能存在着很多个失效机理，但是不同的测试条件可能只对应其中一种特定的失效种类，而分析错误的失效种类最终得到的很可能不是期望得到的失效机理，因此选定正确的待分析的失效种类十分必要。
第四步：确认失效机理确定失效位置。这一步可以说是非常关键的一步，所有失效分析可以使用的技术最终都是为了用来确定缺陷的位置以及失效的机理。
第五步：实施相应正确的改正行为。基本上到了这一步就不再是失效分析工程师单独的工作了，这一步应该是整个团队共同努力完成的，包括可靠性、工艺、设计和测试工程师等
第六步：总结文档和一些后续行动。即使失效分析最终得到了正确的失效机理并确认了缺陷产生的位置，但是一些失效的种类还是会再次出现。因此，良好的文档总结可以减少失效分析的分析时间并加快工艺上相应的改进。
2.3 失效分析应用到的技术
近几年，半导体器件的不断复杂化导致了实效分析投入的增加。因此，对失效种类的确认非常重要，在确认失效种类的前提下，将失效器件按失效种类的重要性排列出来，优先分析重要的失效种类。这样才可以充分利用失效分析的资源，以免造成不必要的消耗。失效分析的技术可以分为两种：
第一种是非破坏性的：这些非破坏性的技术不会对半导体器件产生毁坏从而导致一些失效机理的发生，同时这些非破坏性的技术也不会存在潜在的影响使后续的分析对半导体器件造成损坏。这些非破坏性的技术是失效分析十分需要的，而且在失效分析相关的工具和设备的发展都是以非破坏性为最终目标的。
第二种是对半导体器件有破坏性的方法：这些破坏性的方法会对半导体器件造成不可逆的影响并使得对应失效种类的电性分析无法再进行了。所以，在进行这些有破坏性影响的操作之前，必须要确保相关的电性方面的测试以及非破坏性的分析手段全部完成。对失效的半导体器件进行破坏性的操作的目的是为了验证之前的电性测试和非破坏性技术分析的结果是否正确。或者是确认某些已知失效根源的失效种类，比如ESD或者EOS等。总而言之，在进行破坏性的技术手段之前，必须要确认缺陷的位置所在。在很多案例中，破坏性的技术手段可以为失效种类的产生根源是否与我们所判断的一样给出明确的结果。
下面给出一些典型的分析手段的描述.
1.光镜检测：半导体器件的外部的视觉上的检查主要是寻找是否有引脚弯曲,
封装破裂,或者引脚腐蚀等。需要注意的是,在这一步的检查中,要避免对半导体器件造成破坏性的伤害（在其他的检查环节中也是如此）。
2.电性方面的测试：对半导体器件进行功能上的测试或者是测试平台上的测试
都是为了定义失效种类的特性和并且保证失效模式可以被稳定的再现出来。
在测试当中要注意电压和温度的影响。比如在测试IV曲线时要注意所选的电压范围和嵌位电流的大小，以避免对半导体器件造成破坏性的伤害。
3.非电性方面的测试：一些非电性方面的测试要用到一些射线照相检验的手段。
比如X射线检查（X-ray）、超声波扫描显微镜等。X射线检查设备是一种非破坏性的检测方法，它能在不破坏半导体器件的情况下直接获取器件内部的影像。但是对于某些器件，比如EPROMS，X射线检查有潜在的危险。超声波扫描显微镜同样是非破坏性检查的一种方法。
4.开封：开封是破坏性的手段的第一步。对于塑料封装工艺，开封工序存在着
潜在的可能对bond线，passivation和一些顶层金属造成伤害。开封技术分为化学和机械两种，开封的工序需要保证在去除封装的同时对电性上的信号和功能不造成影像。
5.第一优先级的分析技术：开封之后，芯片表面显露出来电性功能依然存在。
这时像光镜检测，Photoemission，IR-OBIRCH，液晶分析，电压对比（VC）等分析手段就可以进行了。
6.物理分析技术：一旦半导体器件的缺陷发生的位置被确定后，第二步就是确
定失效的根本原因了，即要确认失效机理。物理上的分析手段可以发现金属短路或者开路，接触孔过深，硅上的损坏以及工艺上的问题。
除了上述的一些分析手段以外，还有一些其他的分析手段，比如EDX，电子扫描镜（SEM）等。
2.4 失效分析流程实例
以我所在的实验室为例，一般来讲，当失效的半导体器件开始分析时，首先要做的是确认失效模式，由于不同的失效根源会造成不同的失效模式，因此失效模式的确认可以为有经验的工程师提供重要的线索。在失效模式确认的前提下，下一步要做的就是封装检查，封装检查分别包括：外观检查、X射线检查和超声波检查，这些检查都不会对失效的半导体器件造成不可逆的破坏。对于一些bon d线断开、融化、芯片与框架分层等失效模式，封装检查这一步骤即可大致确认其缺陷所在的位置，在对失效的半导体器件进行开封（decapsulation）后，再通过光镜的检查即可确认其物理失效根源。需要注意的是，即使发现非常明显的缺陷，也要回过头来和最初的失效模式所联系，以确定最初确认的失效模式是否是由现在所发现的缺陷所造成的，这一步的重要性在于确认我们所发现的失效根源到底是否是我们分析的特定的失效模式的根源抑或是其他的失效模式的失效根源。
在封装检查这一步骤不能发现缺陷位置的时候，我们就要对失效的半导体器件进行更深一步的检查分析了，第一步依然是要对失效的半导体器件进行开封（d ecapsulation）检查（开封这一步骤由于需要化学品方面的操作，因此需要有化学品操作资格的专业人员进行）。在开封后首先要做的是再确认一遍失效模式是否存在或者改变，这是因为开封的操作也会有潜在的风险影响失效的半导体器件。在失效模式确认的情况下，光镜检查这一步是必不可少的，即使光镜检查不能直接发现问题所在，但在光镜检查的时候通过对开封后的半导体器件的拍照也可以和后期一系列分析后的半导体器件对比，来判断我们的各种分析步骤是否对半导体器件产生了失效模式改变的影响。
在以上的一系列步骤完成后，Photoemission这一步就可以开始进行，Phot oemission可以给分析者大量的信息来判断失效的可能性，有时更可以直接定位失效位置的所在。在Photoemission的结果基础上，对于复杂的失效半导体器件，
电路的分析配合微探针的使用，可以帮助我们找到失效的路径以及失效的模块。在发现失效路径上有短路或者通过与好品的对比发现了不同的IV曲线的情况下，IR-OBIRCH的运用就可以使我们精确定位缺陷的位置，后续的物理失效分析就可以在定位的缺陷位置上进行，来发现最终的造成失效的失效机理。
下面以图示的方法介绍复杂的功能失效的半导体器件分析流程。
图2-1 失效分析流程
第三章失效分析中的封装检查
3.1 封装介绍
半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程[1]。封装过程为：来自晶圆前道工艺的晶圆通过划片工艺后，被切割为小的晶片（Die），然后将切割好的晶片用胶水贴装到相应的基板（引线框架）架的小岛上，再利用超细的金属（金、锡、铜、铝）导线或者导电性树脂将晶片的接合焊盘（Bond Pad）连接到基板的相应引脚（Lead）,并构成所要求的电路；然后再对独立的晶片用塑料外壳加以封装保护，塑封之后，还要进行一系列操作，如后固化（Post Mold Cure）、切筋和成型（Trim&Form）、电镀（Plating）以及打印等工艺。封装完成后进行成品测试，通常经过入检（Incoming）、测试（Te st）和包装（Packing）等工序，最后入库出货。典型的封装工艺流程为：划片装片键合塑封去飞边电镀打印切筋和成型外观检查成品测试包装出货。
每一个IC芯片,送到分析者手中，首先要做的就是封装方面的检查，以检测其在封装环节中是否有物理上的损坏，比如bond线的断裂，封装内部die和fr ame的分层等，这些都可以从封装检查这一环节来发现。这一环节包括：外观检查、X射线（X-ray）检查和超声波（C-SAM）检查。
3.2 外观检查
外观检查是对返回来的不良品的表面外观进行光镜下的放大检查，主要目的是检查引脚是否有掉落、引脚之间是否连接短路，表面是否有毁坏等外观方面的失效。
图3-1封装表面异常
3.3 X射线检查（X-ray）
X射线检查主要是检测bond线是否有断开、融化或者其他的封装方面的问题。下面以实际的案例来说明：
Bond线断开
图3-2 X-ray检查
3.4 超声波扫描显微镜检查（C-SAM）
超声波扫描显微镜主要是检测die上是否有分层，一般情况下EOS和其他的一些封装上的问题会造成die上分层，超声波检查会以不同的位置为基准，如果有分层情况的存在，那么在图像成像上会高亮出相应的位置。在实际的案例中，超声波检测出缺陷位置的情况很多见。
3.4.1 C-SAM概述
C-SAM即超声波扫描显微镜[2]（C-Mode Scanning Acoustic Microscopy ），其主要针对半导体器件，芯片，材料内部的失效分析。正常情况下，超声波扫描显微镜可以检测到材料内部的杂质颗粒、夹杂物、沉淀物、内部裂纹、分层缺陷、空洞、气泡、空隙。在一个较小尺寸的范围内，超声波会由于材料的物理特性发生相互作用。一旦材料的特性发生变化，样品内部的超声波就会被吸收、散射和反射。因为超声波无法很好通过空气进行传播，所以样品内的微小缝隙会被很容易的检测到。利用超声波的这种特性，可以把半导体材料内部的诸如分层，裂缝等的缺陷和不透光材料中的空隙等缺陷，成像在高分辨率的图像上，给材料的可靠性分析带来方便。
近年来，超声波扫描显微镜（C-SAM）已被成功地应用在电子工业，尤其是封装技术研究及实验室之中。由于超声波具有不用拆除组件外部封装之非破坏性检测能力，故C-SAM可以有效的检出IC构装中因水气或热能所造成的破坏如﹕
脱层、气孔及裂缝…等。
C-SAM主要应用范围是半导体器件die表面处脱层、锡球或填胶中之裂缝、die倾斜、各种可能之孔洞（晶元接合面、锡球、填胶…等）。
C-SAM的主要应用领域除了半导体电子行业（半导体晶圆片、封装器件、红外器件、光电传感器件、SMT贴片器件、MEMS等）还可以应用于材料行业（复合材料、镀膜、电镀、注塑、合金、超导材料、陶瓷、金属焊接、摩擦界面等）以及生物医学（活体细胞动态研究、骨骼、血管的研究等）
3.4.2 C-SAM原理
超声波扫描显微镜(C-SAM)主要使用于封装内部结构的分析，因为它能提供IC封装因水气或热能所造成破坏分析，例如裂缝、空洞和脱层。 C-SAM内部造影原理为电能经由聚焦转换镜产生超声波触击在待测物品上，将声波在不同接口上反射或穿透讯号接收后影像处理，再以影像及讯号加以分析。 C-SAM可以在不需破坏封装的情况下探测到脱层、空洞和裂缝，且拥有类似X-Ray的穿透功能，并可以找出问题发生的位置和提供接口数据。
超声波在行经介质时，若遇到不同密度或弹性系数之物质时，即会产生反射回波。而此种反射回波强度会因材料密度不同而有所差异.C-SAM即最利用此特性来检出材料内部的缺陷并依所接收之讯号变化将之成像。因此，只要被检测的IC上表面或内部芯片构装材料的接口有脱层、气孔、裂缝…等缺陷时，即可由C-SAM影像得知缺陷之相对位置。
图3-3 C-SAM 建立环境
转换器（转换镜）是以压电晶体构成的，压电晶体主要的起两个作用，一个是通过在晶体上加电压，晶体通过电压的作用而改变自身的尺寸。同样的，在晶体上施加压力，晶体可以感知压力从而产生相应的电压。
C-SAM的工作时，命令通过相应的软件发送给C-SAM设备，设备在接受到命令后会执行命令中的操作。最初发送命令，要求设备给晶体施加电压，晶体感知到设备给施加的电压后会产生延展，由于C-SAM的建立环境是在水中，因此晶体的延展会在水中产生压力波即声波。
与产生声波相反，当有声波反射给晶体后，由于声波的作用，晶体在感受到声波后在声波的作用下改变尺寸，进而由于尺寸的改变而产生电压，最终由设备测量到。
C-SAM的工作主要建立在声波的产生和声波的检测上，如下图示：
图3-4晶体尺寸的改变推动水产生声波
图3-5 声波推动晶体使其产生很小的电压
声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播，这便是声波。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超声成象所用的频率范围在 2∽5兆Hz之间，常用为3∽3.5兆Hz（每秒振动1次为1Hz，1兆Hz=10^6Hz,即每秒振动100万次，可闻波的频率在16－20，000HZ 之间）。超声波是声波大家族中的一员。
频率高于人的听觉上限（约为20000赫）的声波，称为超声波，或称为超声。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与可听声波的规律并没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与可听声波比较，超声波具有许多奇异特性：传播特性──超声波的波长很短，通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的衍射本领很差，它
在均匀介质中能够定向直线传播，超声波的波长越短，这一特性就越显著。功率特性──当声音在空气中传播时，推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。声波功率就是表示声波做功快慢的物理量。在相同强度下，声波的频率越高，它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高，所以超声波与一般声波相比，它的功率是非常大的。
C-SAM在工作中，声波是由源向外传递的。首先是声波传向目标，当声波传到目标后，被目标反射，此时的反射方向是由目标和声波源的排列决定的。而声波在粗糙表面是向各个方向散射。
图3-6 声波散射
3.4.3 C-SAM应用实例
在平时的工作当中，通过C-SAM检测出半导体器件问题的案例有很多。C-SAM检测结果是以图片的形式显示出来的，在进行C-SAM检测时，C-SAM会首先聚焦在待测平面上（一般为芯片表面）进行测量，此时的声波检测是检测反射回来的声波，即声波的传递路线是首先从压电晶体产生，继而传递到待测表面，最后返回被探测器接收探测。第二种检测情况是从半导体器件的一面发射声波，在另一面检测，即所谓的穿透式（through）检测。下图就是超声波检测的一个
结果，可以很明显的检测出半导体器件上有异常情况存在。
图3-7 C-SAM实例
以上两张图片表示的是同一个半导体器件的C-SAM检测结果，左面的图片的检测方式是声波探测器和发射声波都在同一方向的检测结果，右边的的图片则是声波发射和声波探测分别在器件两端的检测结果。以左面的图片为例，我们可以很清晰的看到一些被红色覆盖的区域，这些区域代表的是声波探测到这些位置时发现了异常情况，即半导体器件的封装内部（以芯片表面为检测的聚焦平面）在这些红色覆盖的区域发生了分层或者空洞等。同样右边的图片在相同的位置也可以看出来与别的位置有明显的色差异常。需要注意的是，在上图的案例中，左边的图片显示的C-SAM结果中红色区域在芯片表面的两端也有显示，但是两端的红色区域并不代表着肯定有异常发生，只有在芯片和连接芯片的衬底区域有明显的红色区域才是发生异常的有力证据。这是因为，在封装过程中靠近两端的红色区域显示的位置，有可能会有微小的分层产生，但是这并不一定会造成半导体器件的功能上的失效。对于右边的图片两端的深色区域也是如此。
第四章 Photoemission显微镜介绍
4.1 半导体物理的一些基本知识
在介绍Photoemission的机制之前，首先要熟悉一下关于半导体物理的一些基本知识：
首先是能带成因：
当N个原子彼此靠近时，根据不相容原理，原来分属于N个原子的相
同的价电子能级必然分裂成属于整个晶体的N个能量稍有差别的能带[2]。
其次是能带特点：
分裂的每一个能带称为允带，允带间的能量范围称为禁带。内层原子受到的束缚强，共有化运动弱，能级分裂小，能带窄；外层原子受束缚弱，共有化运动强，能级分裂明显，能带宽。晶体中电子由能量本征值分裂成一系列能带，每个能带均由N个准连续能级组成（N为晶体原胞数），所以每个能带可容纳2N个电子。晶体电子从最低能级开始填充，被电子填满的能带称作满带，被电子部分填充的能带为不满带，没有电子填充的能带称为空带。能带论解释固体导电的基本观点是：满带电子不导电，而不满带中的电子对导电有贡献。
下面以图解的方式说明金属、半导体和绝缘体的能带：
图4-1 金属、半导体和绝缘体能带
如果晶体电子恰好填满了最低的一系列能带，能量再高的能带都是空的，而且最高的满带与最低的空带之间存在一个很宽的禁带（如Eg >= 5eV）,那么，这种晶体就是绝缘体。如果晶体的能带中，除了满带外，还有不满带，那么，这种晶体就是金属。半导体晶体电子填充能带的状况与绝缘体没有本质不同，只是最高满带与最低空带之间的带隙较窄（为Eg = 1 – 3eV）,这样，在T等于0K 时，晶体是不导电的，在T不等于0K时，将有部分电子从满带顶部激发到空带的底部，使最高的满带及最低的空带都变成部分填充电子的不满带，晶体因而具有一定的导电能力。
下面给出常用的禁带宽度：硅的禁带宽度为 1.12eV，锗的禁带宽度为0.67eV，砷化镓的禁带宽度为1.43eV。
4.2 Photoemission显微镜的介绍
在失效分析中，对缺陷位置的定位可以说是最重要的一个环节，只有在对缺陷的位置有了明确定位后，才能继而发现失效机理以及缺陷的特性。目前，定义缺陷位置和鉴定失效机理以及特征主要有两种技术种类：一种是主动的技术，一种是被动的。Photoemission显微镜可以说是被动的技术手段中用来定位缺陷位置的非常常用的技术。而且，在很多情况下，通过Photoemission显微镜的使用，可以直接定义出缺陷的特性。相对的，主动的技术会用到扫描离子束（scanning ionizing beam），比如激光束，主动的技术会用这些离子束来激励失效，尤其是一些对载流子的变化敏感或者热敏感的失效种类。
Photoemission显微镜使用光子探测器来定义过多的光电效应的区域，这些区域意味着过多的电流和反向击穿等现象发生。在硅片上发生损坏的部位，因为不断增长的电子-空穴再结合而导致的强烈的光子辐射可以被能定位P-N结漏电的这种技术检测到。由热电子效应引起的红外线发射也可以被photoemission 设备检测到。
Photoemission显微镜具有非破坏性，和快速定位emission点的特性，在die表面Photoemission显微镜可以照到的部分，Photoemission都可以对其进行检测。在一些情况下，这项技术可以使分析者不必对半导体器件进行有物理接触的操作即可确定缺陷的位置，因为对半导体器件进行物理操作就必定存在着潜在伤害半导体器件的可能。因此在做半导体器件的失效分析时所遵循的规律是以非伤害性的分析优先，在此情况下，Photoemission的非破坏性操作的优点对半导体器件的失效分析可以起到十分重要的作用。尤其是对于复杂的功能性失效的半导体器件，Photoemission的分析可以提供重要的线索，甚至直接定位缺陷的位置。但是Photoemission也存在着功能上的限制以致它不能直接定位缺陷的点
或者甚至无法探测到异常点。举例说明：结之间漏电、金属线之间没有蚀刻干净产生的金属桥（Metal bridge）、ESD或者EOS造成的接触孔（Contact）渗漏进硅中、晶体管饱和状态（热电子）、雪崩击穿、Latch-up、衬底毁坏、CMOS或者双极晶体管饱和状态。以上这些情况都有潜在的可能被Photoemission捕捉到并在最终成像的时候以光点的形式显现出来。但是由于Photoemission本身的功能限制，有些情况下是很难检测成像的，比如：阻性的漏电、残留的金属颗粒造成的金属线互连等。还有一种情况就是本来可以被Photoemission检测到，但是由于某种情况被掩盖了，比如：掩埋层的结、在大片金属下产生的漏电。
4.3 Photoemission显微镜的物理机理
当电子从高能量状态像低能量状态跃迁的时候，必然释放一定的能量，这些能量如果以发射光子的形式释放，则称这种跃迁为辐射跃迁。反之，没有辐射出光子的跃迁就称为无辐射跃迁。如果这种电致发光的方式是由电场（电流）激发载流子，将电能直接转变为光能，那么这种辐射跃迁的过程我们称之为场致发光。
辐射跃迁可以分为本征跃迁与非本征跃迁两种情况。本征跃迁即为带间跃迁，导带的电子跃迁到价带，与价带空穴相复合，发射出光子。显然，这种带间的电子跃迁所引起的发光过程，是本征吸收的逆过程。本征跃迁为直接跃迁，其辐射效率较高。而间接带隙半导体，发生在带与带之间的跃迁是间接跃迁。在间接跃迁过程中，除了发出光子外，还有声子参与。因此，这种跃迁比直接跃迁的概率小得多。带间的跃迁所发射的光子能量与禁带宽度直接有关。非本征跃迁是指电子从导带跃迁到杂质能级，或者从杂质能级跃迁到价带，或者在杂质能级之间的跃迁，并发射出光子的现象。在间接带隙半导体中，非本征跃迁起主要作用。
图4-2是在硅器件上的辐射跃迁过程的原理图，这一过程基本可以归类为三种类型。第一种是带间跃迁，包括与带隙能量接近的本征跃迁和热电子或热空穴高于带隙能量的跃迁。由于硅是一个间接带隙的半导体，因此室温下带隙之间的跃迁还有声子的参与。在室温下的发射频带与硅的禁带宽度或波长有很大的关系。第二种是与化学杂质，物理缺陷或者深能级杂质有关，这些跃迁包括从导带到受主能级，施主能级到价带，施主能级到受主能级，导带到深能级，深能级到价带。这些辐射的发射能量通常是低于硅带隙的能量或者说波长大于硅带隙的波长。第三种转换是热电子或热空穴的带内跃迁。
图4-2 硅器件上的辐射跃迁过程
物理缺陷引起的光子发射通常与PN结正向或者反向偏置，晶体管工作在饱和状态或者绝缘层击穿等有关。
4.4 Photoemission显微镜的正面分析和背面分析
对与失效的半导体器件来讲，使用Photoemission显微镜直接从正面进行分析的方法面临着严峻的挑战。由于多层金属结构的不断发展，导致在缺陷位置的光子散发被多层金属遮挡，从而不能被Photoemission显微镜的探测到，最终无法在成像阶段显示出缺陷的位置。在这种情况下，Photoemission显微镜对半导体器件背面进行分析就体现出了相应的优越性。由于硅对与近红外线来讲几乎是透明的，而且直接从背面进行分析也可以避开复杂的金属布线层的干扰，从而使得对于有多层金属结构的失效器件，Photoemission显微镜不受复杂金属层的干扰，可以正常的探测到缺陷位置散发的光子。
图4-3显示的是衬底（p-Si）厚度为500μm时不同掺杂浓度下的光透射率，图4-4显示的是在掺杂浓度为1019cm-3时，不同的衬底（p-Si）厚度对于光透射率的的影响。由图可见，透射率在硅的带隙周围波长为1107nm时最大，然后随着掺杂浓度的增加明显减少。在实际操作当中，这意味着当分析的半导体器件是低掺杂浓度的衬底时，衬底厚度的影响并不大。而对于高掺杂浓度衬底的半导体
器件而言，将衬底厚度适当的变薄可以有效的提高透射率。
图4-3 衬底（p-Si）厚度为500μm时不同掺杂浓度下的光透射率
图4-4 掺杂浓度为1019cm-3时不同的衬底（p-Si）厚度对于光透射率的的影响4.5 Photoemission显微镜光学系统
图4-5显示的是Photoemission显微镜在反射成像模式下的一个典型的光学系统。在Photoemission显微镜成像阶段，为了得到最佳的敏感度，会把过滤器和分束器移出光轴范围[3]。
图4-5 Photoemission显微镜（PEM）的光学系统
半导体材料研究的新进展* 王占国 (中国科学院半导体研究所,半导体材料科学实验室,北京100083 摘要:首先对作为现代信息社会的核心和基础的半导体材料在国民经济建设、社会可持续发展以及国家安全中的战略地位和作用进行了分析,进而介绍几种重要半导体材料如,硅材料、GaAs和InP单晶材料、半导体超晶格和量子阱材料、一维量子线、零维量子点半导体微结构材料、宽带隙半导体材料、光学微腔和光子晶体材料、量子比特构造和量子计算机用材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了概述。最后,提出了发展我国半导体材料的建议。本文未涉及II-VI族宽禁带与II-VI族窄禁带红外半导体材料、高效太阳电池材料Cu(In,GaSe 2 、CuIn(Se,S等以及发展迅速的有机半导体材料等。 关键词:半导体材料;量子线;量子点材料;光子晶体 中图分类号:TN304.01文献标识码:A文章编 号:1003-353X(200203-0008-05 New progress of studies on semiconductor materials WANG Zhan-guo (Lab.of Semiconductor Materials Science,Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences,Beijing100083,China Abstract:The strategic position and important role of semiconductor materials,as a core and foundation of the information society,for development of national economic,national safety and society progress
B1500A 半导体器件分析仪主机/EasyEXPERT 软件 主要特性与技术指标 测量功能 ?在0.1 fA - 1 A / 0.5 μV - 200 V 范围内执行精确的电流-电压（IV）测量，支持点测量、扫描测量、采样和脉冲测量 ?在1 kHz 至5 MHz 频率范围内执行交流电容测量，支持准静态电容-电压（QS-CV）测量 ?先进的脉冲IV 测量和超快IV 测量，最低采样间隔为5 ns（200 MSa/s） ?高达40 V 的高压脉势，适用于非易失存储器测试 ?测量模块可升级至10 插槽配置 工作环境（包含EasyEXPERT） ?EasyEXPERT 软件（链接至EasyEXPERT）在嵌入式Windows 7 中运行 ?数百种测量程序库在需要时即可使用（应用测试） ?15 英寸触摸屏支持您在器件表征时采取直观的操作、分析与探测 ?自动数据记录功能支持测试数据和测试条件的恢复，可使您轻松地进行探测 ?利用曲线追踪（旋钮操作）和自动记录特性来实现实时交互表征 ?利用便捷的在线/离线测试环境完成测试开发与分析（台式EasyEXPERT），从而最大限度地发挥仪器效用 描述 Agilent B1500A 半导体器件分析仪是一款用于器件表征的综合解决方案。它支持IV、CV、脉冲IV 及快速IV 测量，可对器件、材料、半导体、有源/无源元件以及任意电气器件进行各种电气表征和评测。模块化结构可使您根据测试需求随时把仪器升级到10 插槽配置。嵌入式Windows 7 和功能强大的EasyEXPERT 软件借助先进的图形用户界面（GUI），可让您执行高效、数据可恢复的器件表征。Agilent B1500A 是唯一一款能够适应多种测量需要的参数分析仪，具备极高的测量可靠性和易于使用的测试环境，可实现高效、数据可恢复的器件表征。 Agilent EasyEXPERT 是一款基于图形用户界面的必备软件，在B1500A 嵌入式Windows?7 中运行。它支持所有类型的参数测试，从基本的IV 和CV 扫描到超快速IV 和脉冲IV 测量等等。数百种即用型程序库（应用测试）可使您非常轻松地立即开始进行复杂测量。仪器的全部操作通过15 英寸触摸屏、简单的键盘和鼠标操作来实现。EasyEXPERT 软件还提供高效测试环境，支持您在器件表征时采取直观的操作、分析与探测。测试条件和测量数据可以自动保存到工作区内，使您毫不费力地完成器件表征。 EasyEXPERT 主要特性： ?支持所有类型的参数测试，从基本的IV 和CV 扫描到超快速IV 和脉冲IV 测量等等
第一章半导体器件基础测试题（高三） 姓名班次分数 一、选择题 1、N型半导体是在本征半导体中加入下列物质而形成的。 A、电子； B、空穴； C、三价元素； D、五价元素。 2、在掺杂后的半导体中，其导电能力的大小的说法正确的是。 A、掺杂的工艺； B、杂质的浓度： C、温度； D、晶体的缺陷。 3、晶体三极管用于放大的条件，下列说法正确的是。 A、发射结正偏、集电结反偏； B、发射结正偏、集电结正偏； C、发射结反偏、集电结正偏； D、发射结反偏、集电结反偏； 4、晶体三极管的截止条件，下列说法正确的是。 A、发射结正偏、集电结反偏； B、发射结正偏、集电结正偏； C、发射结反偏、集电结正偏； D、发射结反偏、集电结反偏； 5、晶体三极管的饱和条件，下列说法正确的是。 A、发射结正偏、集电结反偏； B、发射结正偏、集电结正偏； C、发射结反偏、集电结正偏； D、发射结反偏、集电结反偏； 6、理想二极管组成的电路如下图所示，其AB两端的电压是。 A、—12V； B、—6V； C、+6V； D、+12V。 7、要使普通二极管导通，下列说法正确的是。 A、运用它的反向特性； B、锗管使用在反向击穿区； C、硅管使用反向区域，而锗管使用正向区域； D、都使用正向区域。 8、对于用万用表测量二极管时，下列做法正确的是。 A、用万用表的R×100或R×1000的欧姆，黑棒接正极，红棒接负极，指针偏转； B、用万用表的R×10K的欧姆，黑棒接正极，红棒接负极，指针偏转； C、用万用表的R×100或R×1000的欧姆，红棒接正极，黑棒接负极，指针偏转； D、用万用表的R×10，黑棒接正极，红棒接负极，指针偏转； 9、电路如下图所示，则A、B两点的电压正确的是。 A、U A=3.5V，U B=3.5V，D截止；
半导体材料研究的新进展 王占国 (中国科学院半导体研究所，半导体材料科学实验室，北京100083 摘要:首先对作为现代信息社会的核心和基础的半导体材料在国民经济建设、 社会可持续发展以及国家安全中的战略地位和作用进行了分析，进而介绍几种重要半导体材料如，硅材料、GaAs和InP单晶材料、半导体超晶格和量子阱材料、一维量子线、零维量子点半导体微结构材料、宽带隙半导体材料、光学微腔和光子晶体材料、量子比特构造和量子计算机用材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了概述。最后，提出了发展我国半导体材料的建议。本文未涉及II-VI族宽禁带与II-VI族窄禁带红外半导体材料、高效太阳电池材料Cu(In,GaSe 2 、CuIn(Se,S等以及发展迅速的有机半导体材料等。 关键词:半导体材料；量子线;量子点材料；光子晶体 中图分类号:TN304.01 文献标识码:A 文章编 号:1003-353X(200203-0008-05 New progress of studies on semiconductor materials WANG Zha n-guo (Lab. of Semic on ductor Materials Scien ce,I nstitute of Semico nductors, Chinese Academy of Sciences , Beijing 100083, China Abstract:The strategic positi on and importa nt role of semic on ductor materials, as a core and foundation of the information society, for development of national economic, national safety and society progress
芯片失效分析的意义、主要步骤和内容 2011-8-7 19:13|发布者: https://www.doczj.com/doc/586834311.html,|查看: 151|评论: 0 摘要: 通过芯片失效分析，可以帮助集成电路设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题。 芯片失效分析的意义、主要步骤和内容 一般来说，集成电路在研制、生产和使用过程中失效不可避免，随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高，失效分析工作也显得越来越重要，通过芯片失效分析，可以帮助集成电路设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题。 失效分析的意义主要表现 具体来说，失效分析的意义主要表现在以下几个方面： 失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。 失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。 失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。 失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。 失效分析主要步骤和内容 芯片开封：去除IC封胶，同时保持芯片功能的完整无损，保持 die，bond pads，bond wires乃至lead-frame不受损伤，为下一步芯片失效分析实验做准备。
SEM 扫描电镜/EDX成分分析：包括材料结构分析/缺陷观察、元素组成常规微区分析、精确测量元器件尺寸等等。 探针测试：以微探针快捷方便地获取IC内部电信号。镭射切割：以微激光束切断线路或芯片上层特定区域。 EMMI侦测：EMMI微光显微镜是一种效率极高的失效分错析工具，提供高灵敏度非破坏性的故障定位方式，可侦测和定位非常微弱的发光（可见光及近红外光），由此捕捉各种元件缺陷或异常所产生的漏电流可见光。 OBIRCH应用（镭射光束诱发阻抗值变化测试）：OBIRCH常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析，线路漏电路径分析。利用OBIRCH方法，可以有效地对电路中缺陷定位，如线条中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻区等，也能有效的检测短路或漏电,是发光显微技术的有力补充。 LG液晶热点侦测：利用液晶感测到IC漏电处分子排列重组，在显微镜下呈现出不同于其它区域的斑状影像，找寻在实际分析中困扰设计人员的漏电区域（超过10mA之故障点）。 定点/非定点芯片研磨：移除植于液晶驱动芯片 Pad上的金凸块，保持Pad完好无损，以利后续分析或rebonding。 X-Ray 无损侦测：检测IC封装中的各种缺陷如层剥离、爆裂、空洞以及打线的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如对齐不良或桥接，开路、短路或不正常连接的缺陷，封装中的锡球完整性。 SAM (SAT)超声波探伤可对IC封装内部结构进行非破坏性检测, 有效检出因水气或热能所造成的各种破坏如：o晶元面脱层，o锡球、晶元或填胶中的裂缝，o 封装材料内部的气孔，o各种孔洞如晶元接合面、锡球、填胶等处的孔洞。
招标投标企业报告 盛吉盛（宁波）半导体科技有限公司
本报告于 2019年9月24日 生成 您所看到的报告内容为截至该时间点该公司的数据快照 目录 1. 基本信息：工商信息 2. 招投标情况：中标/投标数量、中标/投标情况、中标/投标行业分布、参与投标 的甲方排名、合作甲方排名 3. 股东及出资信息 4. 风险信息：经营异常、股权出资、动产抵押、税务信息、行政处罚 5. 企业信息：工程人员、企业资质 * 敬启者：本报告内容是中国比地招标网接收您的委托，查询公开信息所得结果。中国比地招标网不对该查询结果的全面、准确、真实性负责。本报告应仅为您的决策提供参考。
一、基本信息 1. 工商信息 企业名称：盛吉盛（宁波）半导体科技有限公司统一社会信用代码：91330200MA2AHN2244工商注册号：/组织机构代码：MA2AHN224 法定代表人：项习飞成立日期：2018-03-22 企业类型：有限责任公司(中外合资)经营状态：存续 注册资本：2000万美元 注册地址：浙江省宁波市鄞州区云龙镇石桥村 营业期限：2018-03-22 至 2068-03-21 营业范围：二手半导体设备及配件的翻新、改造、安装、维护、销售；半导体设备的研发、生产、销售；半导体生产及研发设备的技术服务；自营或代理货物和技术的进出口，但国家限制经营或禁止进出口的货物和技术除外；半导体相关的功能材料、器件、配件及相关产品的技术开发、生产、销售和咨询。（依法须经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动） 联系电话：*********** 二、招投标分析 2.1 中标/投标数量 企业中标/投标数： 个 （数据统计时间：2017年至报告生成时间） 6
半导体器件失效原因分析 发信站: 紫金飞鸿 (Mon Oct 2 12:02:48 2000) 多年来，用户要求有更可靠的电子设备，而与此同时，电子设备发展得越来越复杂。这两个因素的结合，促使人们更加关注电子设备在长期运行中确保无故障的能力。通过失效分析可以深入理解失效机理和原因，引导元器件和产品设计的改进，有助于提高电子设备（系统）的可靠性。 半导体器件的失效通常是因为产生的应力超过了它们的最大额定值。电气应力、热应力、化学应力、辐射应力、机械应力及其他因素都会造成器件失效。半导体器件的失效机理主要划分成以下6种： 一、包封失效。这类失效发生在用于封装器件的包封出现缺陷，通常是开裂。机械应力或热应力以及包封材料与金属引线之间热膨胀系数的不同都会引起包封开裂，当环境湿度很高或器件暴露在溶剂、清洗剂等中时，这些裂缝会使湿气浸入，产生的化学反应会使器件性能恶化，使它们失效。 二、导线连接失效。由于通过大电流造成过量的热应力、或由于连接不当使连接线中产生机械应力、连接线与裸芯之间界面的开裂、硅中的电致迁移、以及过量的连接压力，都会引起导线连接失效。 三、裸芯粘接故障。裸芯与衬底之间粘接不当时，就会恶化两者之间的导热性，结果会使裸芯过热，产生热应力和开裂，使器件失效。 四、本征硅的缺陷。由晶体瑕疵或本征硅材料中的杂质和污染物造成的缺陷使器件失效，在器件制造期间扩散工艺产生的工艺瑕疵也会造成器件失效。 五、氧化层缺陷。静电放电和通过器件引线的高压瞬时传送，可能会使氧化层（即绝缘体）断开，造成器件功能失常。氧化层中的开裂、划伤、或杂质也会导致器件失效。 六、铝金属缺陷。这类缺陷往往由下列几种情况造成：由于大电场导致在电流流动方向上发生铝的电迁移；由于大电流造成过量电气应力，导致铝导体断裂；铝被腐蚀；焊接引起铝金属耗损；接触孔被不适当地淀积上金属；有小丘和裂缝。 半导体器件应该工作在由生产厂确定的电压、电流和功耗限定范围内，当器件工作在这个“安全工作范围（SOA）”之外时，电气应力过 度（EOS）就会引起内部电压中断，导致器件内部损伤。如果EOS产生大电流，会使器件过热，形成热应力过度而使器件失效，即增加的热应力会导致“二次状态”失效。
半导体材料的研究进展 摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。 关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势 一、半导体材料的发展历程 半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研制成功,是的半导体器件的设计与制造从杂志工程发展到能带工程,将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。90年代以来随着移动通信技术的飞速发展,砷化镓和磷化烟等半导体材料成为焦点,用于制作高速高频大功率激发光电子器件等;近些年,新型半导体材料的研究得到突破,以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出超强优越性,被称为IT产业的新发动机。 新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展.以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料.作为第一代半导体材料,硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃,并广泛应用于信息处理、自动控制等领域,对人类社会的发展起了极大的促进作用.硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用,但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用.随着以光
半导体技术 Semiconductor Technology 1999年 第1期 No.1 1999 硅基光电器件研究进展 郭宝增 摘要 在信息处理和通信技术中，光电子器件起着越来越重要的作用。然而，因为硅是间接带隙半导体，试图把光电子器件集成在硅微电子集成电路上却遇到很大困难。为解决这一困难，人们发展了多种与硅微电子集成电路兼容的光电子器件制造技术。本文介绍最近几年这方面技术的发展情况。 关键词 多孔硅 光电子器件 硅集成电路 Research Development of Silicon-Based Optoelectronic Devices Guo Baozeng (Department of Electronic & Informational Hebei University,Baoding 071002) Abstract Silicon-based optoelectronic devices are increasingly important in information and communication technologies.But attempts to integrate photonics with silicon-based microelectronics are hampered by the fact that silicon has an indirect band gap,which prevents efficient electron-photon energy conversion.In order to solve this problem,many technologies to make optoelectronic devices which can be compatible with conventional silicon technology have been developed.In this article,we review the deve-lopment of these thchnologies. Keywords Porous silicon Optoelectronic devices Silicon integrated circuit 1 引 言 硅是微电子器件制造中应用得最广泛的半导体材料。硅集成电路的应用改变了当代世界的面貌，也改变了人们的生活方式。但是，一般硅集成电路只限于处理电信号，对光信号的处理显得无能为力。然而，光电器件的应用却是非常广泛的，光纤通信、光存储、激光打印机及显示设备都 要用到各种光电器件。从更广的意义上说，我们所处的世界实际上是一个光的世界。据心理学家分析，人们通过眼睛所接收的信息占总接收信息量的83%，即人们接收的信息83%是光信号。因此可以想象，在未来信息化社会里，对光电子器件的需求决不亚于对微电子器件的需求。目前采用的光电子器件，主要是Ⅲ-Ⅴ族材料，这些器件与广泛使用的硅技术不兼容，而且制造成本高，因
芯片验证测试及失效分析1 檀彦卓韩银和李晓维 摘要本文对验证测试与失效分析技术进行了系统介绍，包括验证测试的一般流程、常用的分析方法以及基于验证测试的失效分析。通过分析集成电路设计和制造工艺的发展给测试带来的影响，简要介绍了验证测试面临的挑战以及未来关注的若干问题。 1 芯片的验证测试 在现代集成电路制造工艺中，芯片加工需要经历一系列化学、光学、冶金、热加工等工艺环节。每道工艺都可能引入各种各样的缺陷。与此同时由于特征尺寸的不断缩小，各类加工设施成本也急剧上升。例如有人估计90nm器件的一套掩模成本可能超过130万美元。因此器件缺陷造成的损失代价极为高昂。在这种条件下，通过验证测试，分析失效原因，减少器件缺陷就成为集成电路制造中不可少的环节。 验证测试（Verification Test , Design Debug）是实现“从设计到测试无缝连接”的关键。在0.18微米以下的制造工艺下，芯片验证测试变得更加至关重要。它的主要任务是验证设计和测试程序（Test Programs）的正确性，确定芯片是否符合所有的设计规范（[2], pp.21）。它通过合理的失效分析（Failure Analysis）不仅为探求设计的关键参数所决定的特性空间奠定基础，还为设计人员改进设计及时反馈有效的数据依据，并为优化整体测试流程、减小测试开销以及优化后期的生产测试（Production Test）开拓了便利途径。 对芯片最显著的改进不仅仅在设计流程中产生，而且在芯片调试和验证流程中反复进行。尤其是在高性能芯片研制过程中，随着芯片复杂度的提高，对验证测试的要求更加严格，与设计流程的交互更加频繁。因此，从某种意义上说，“设计”与“验证测试”是一个非常密切的“交互过程”。对于设计工程师而言，关于芯片功能和性能方面的综合数据是关键的信息。他们通常根据设计规范预先假设出关于芯片各项性能大致的参数范围，提交给验证测试人员，通过验证测试分析后，得出比较真实的性能参数范围或者特定值。设计工程师再根据这些值进行分析并调整设计，使芯片的性能参数达到符合设计规范的范围。往往这样的交互过程不只一次。通常一个健全的验证测试策略包含很多详细的信息。它一般以数据文件的形式（Data Sheet）为设计人员和测试人员在修复或者完善设计的交互过程中提供有效的数据依据，主要包括芯片的CMOS工艺等的特征描述、工作机理的描述、电气特征（DC参数，AC参数，上/拉电阻，电容，漏电，温度等测试条件，等等）、时序关系图、应用信息、特征数值、芯片电路图、布局图等等（[3],pp.24 ）。将芯片在验证测试流程中经过参数测试、功能性测试、结构性测试后得出的测试结果与上述数据信息比较，就会有针对性地反映芯片性能方面存在的种种问题。依据这些问题，设计工程师可以对设计做出相应的改进。 随着芯片速度与功能的不断提高，超大规模集成电路尤其是集成多核的芯片系统（System-On-a- Chip, SOC）的出现使得芯片迅速投入量产过程难度增加，由此验证测试变 1本文摘自中国科学院计算技术研究所内部刊物—信息技术快报 2004 年第 9 期
Phase 11 Phase10半导体热阻分析仪 米力光 MICOFORCE 一、Analysis Tech Phase11 Phase10概述 半导体热分析仪Semiconductor Thermal Analyzer热阻测试仪, 由美国Analysis Tech Inc公司的PHASE10 PHASE11 热阻测试仪电子封装器件，符合美军标和JEDEC标准. Analysis Tech Inc.成立于1983年，坐落于波士顿北部，是电子封装器件可靠性测试的国际设计，制造公司。他的创始人是John W.Sofia，美国麻省理工的博士，并且是提出焊点可靠性,热阻分析和热导率理论的专家. 发表了很多关于焊点可靠性,热阻分析和热导率论文. Analysis Tech Inc.在美国有独的 实验室提供技术支持.。 热阻分析仪Phase 11主要用于二极管、三极管、线性调压器、可控硅、LED、MOSFET、MESFET、IGBT、IC等分立功率器件的热阻测试和分析。 二、Analysis Tech Phase 11 Phase10工作原理及测试过程 Phase 11采用油浴法测定热敏参数校正曲线。在通以感应电流结还没有明显产生热量时，如果给定足够的时间，结温和壳温将达到热平衡，壳温非常接近结温。将热电偶直接连接到器件表面采集数据时，油浴将充分保证器件的温度稳定并且使 热电偶采集的温度等于感应结温。 在这个环节中，感应电流大小的选择是很重要的。感应电流过大，会导致结温明显变化；感应电流过小，会导致正向压降值测量误差较大。Phase 11 感应电流的可选范围是0.1mA~50mA，完全符合JEDEC标准。 在加热器件的过程中，Phase 11 采用了脉冲加热方式，如下图所示：
半导体元器件的制造工艺及其失效 一、元器件概述 1、元器件的定义： 欧洲空间局ESA标准中的定义：完成某一电子、电气和机电功能，并由一个或几个部分构成而且一般不能被分解或不会破坏的某个装置。GJB4027-2000《军用电子元器件破坏性物理分析方法》中的定义：在电子线路或电子设备中执行电气、电子、电磁、机电或光电功能的基本单元，该基本单元可由一个或多个零件组成，通常不破坏是不能将其分解的。 2、元器件的分类：两大类 a）元件：在工厂生产加工时不改变分子成分的成品，本身不产生电子，对电压、电流无控制和变换作用。 b）器件：在工厂生产加工时改变了分子结构的成品，本身能产生电子，对电压电流的控制、变换(放大、开关、整流、检波、振荡和调制等)，也称电子器件。分类(来源：2007年版的《军用电子元器件合格产品目录》) ? 3、电气元件 （1）电阻
最可靠的元器件之一，失效模式：开路、机械损伤、接点损坏、短路、绝缘击穿、焊接点老化造成的电阻值漂移量超过容差。 ? （2）电位器 失效模式：接触不良、滑动噪声大、开路等。 （3）二极管 （4）集成电路 失效模式：漏电或短路，击穿特性劣变，正向压降劣变，开路可高阻失效机理：电迁移，热载流子效应，与时间相关的介质击穿(TDDB)，表面氧化层缺陷，绝缘层缺陷，外延层缺陷
（5）声表面波器件 （6）MEMS压力传感器 MEMS器件的主要失效机理： a.粘附两个光滑表面相接触时，在力作用下粘附在一起的现象； b.蠕变机械应力作用下原子缓慢运动的现象；变形、空洞； c.微粒污染阻碍器件的机械运动；
d.磨损尺寸超差，碎片卡入； e.疲劳断裂疲劳裂纹扩展失效。 （7）真空电子器件(vacuum electronic device) 指借助电子在真空或者气体中与电磁场发生相互作用，将一种形式电磁能量转换为另一种形式电磁能量的器件。具有真空密封管壳和若干电极，管内抽成真空，残余气体压力为10-4～10-8帕。有些在抽出管内气体后，再充入所需成分和压强的气体。广泛用于广播、通信、电视、雷达、导航、自动控制、电子对抗、计算机终端显示、医学诊断治疗等领域。 真空电子器件按其功能分为： 实现直流电能和电磁振荡能量之间转换的静电控制电子管； 将直流能量转换成频率为300兆赫～3000吉赫电磁振荡能量的微波电子管； 利用聚焦电子束实现光、电信号的记录、存储、转换和显示的电子束管； 利用光电子发射现象实现光电转换的光电管； 产生X射线的X射线管； 管内充有气体并产生气体放电的充气管； 以真空和气体中粒子受激辐射为工作机理，将电磁波加以放大的真空量子电子器件等。 自20世纪60年代以后，很多真空电子器件已逐步为固态电子器件所取代，但在高频率、大功率领域，真空电子器件仍然具有相当生命力，而电子束管和光电管仍将广泛应用并有所发展。[1] 真空电子器件里面就包含真空断路器，真空断路器具有很多优点，所以在变电站上应用很多。真空断路器已被快易优收录，由于采用了特殊的真空元件，随着近年来制造水平的提高，灭弧室部分的故障明显降低。真空灭弧室无需检修处理，当其损坏时，只能采取更换。真空断路器运行中发生的故障以操作机构部分所占比重较大，其次为一次导电部分，触头导电杆等。 二、元器件制造工艺与缺陷 1、芯片制造缺陷的分类： 全局缺陷：光刻对准误差、工艺参数随机起伏、线宽变化等；在成熟、可控性良好的工艺线上，可减少到极少，甚至几乎可以消除。 局域缺陷：氧化物针孔等点缺陷，不可完全消除，损失的成品率更高。 点缺陷：冗余物、丢失物、氧化物针孔、结泄漏 来源：灰尘微粒、硅片与设备的接触、化学试剂中的杂质颗粒。 2、混合集成电路的失效混合集成电路工艺：
284理论研究 0 引言 我国的信息产业已经发展成为国民经济的重要支柱之一,同时信息产业的快速发展也在不断推进器件制造和软件开发的快速发展。但是信息产业的发展中不断有一些新原理和新功能的器件制造很大程度上面还是依赖于半导体物理的研究与发展。现在很多的发达国家和地区都在半导体物理领域投入大量的资金和人力资源进行半导体物理的研究和创新，这样的一个市场状态也加剧了每个国家的竞争程度，因为半导体物理的发展能够为社会发展、人们的生活和国家的安全带来很大的帮助和促进作用。 半导体是属于物理学方面的一个新领域，它的发展历史比较短，是在四十年代以后才发展起来的一个新领域。在本个世纪初期的时候，人们对于半导体还是不了解的，人们只是知道金属具有很好的导电性，生活中常用的金属如：铝和铜这些导电材料；同时和金属材料的导电性相反的一些材料也就是绝缘体，绝缘体的导电性非常差，绝缘体主要有一些橡胶或陶瓷等材料，这些材料在生活应用当中用的比较多；半导体的导电性就是介于导体和绝缘体之间的一种物质，而半导体的导电性就是介于这两者之间的,例如物理试验中经常用到的硅和锗等物质，这些半导体材料在工业应用上面还是不很多。 1 半导体物理的早期发展 在十九世纪七十年代早期的时候,一种叫做栖的半导体材料被人们发现，这种半导体材料具有很多的光电性能，并且通过对于这种半导体材料进行了大量的相关实验测量研究，同时通过大量实验研究的结果总结，积累起很多的实验数据结果，但是由于对这种半导体材料缺乏机理认识不清楚的现象，所以很难掌握并且有效地利用这些性能的方法，因此在实际应用的过程当中还是得不到广泛的应用，对于这方面的研究也就得不到充分的重视。 在本世纪二十年代以后,人们发明了半导体材料的检波器,这个检波器可以为半导体方面的实验研究提供很大的帮助作用。同时这些器件也为工业发展提供的一定的促进作用，但是这些器件的稳定性比较差，而且价钱也特别昂贵，在制造工艺方面还得不到有效的改进和完善，因此在实际的应用过程当中有很多的器件都因为性能比较差而被淘汰掉了，也有一些器件在长期的研究过程中并没有很大的突破，发展速度比较缓慢。 到了三十年代中期的时候，量子力学得到很好的发展，并且量子力学在固体物理方面发挥着重要的作用，量子力学的成功也象征着人们对于半导体本质方面有了一个全新的认识，并且人们能够很好地应用半导体材料。人们通过对于半导体的各方面性能的研究，能够很好地控制半导体的电学方面的性能，大大促进了半导体在固体物理学方面的发展进度。雷达技术在第二次世界大战期间得到了非常快速的发展，因为雷达需要用到很多的半导体材料，所以半导体材料在此期间突飞猛进，加速了半导体方面的飞速发展。半导体学科在理论方面具有非常扎实可靠的理论基础，对于其后半导体技术能够得到高速发展提供了坚实的理论基础，同时由于在生产实践过程中的迫切需求，这些都是使得半导体技术能够得到迅速发展和繁荣起来的原因。随着人们在半导体物理方面的研究工作不断得到重视，并且展开大量的相关实验研究工作。在1948年的时候,人们通过大量的实验和不断的努力终于发明了三极管。晶体管是一项非常重大的发明，它标志着人们在半导体方面取得了非常重大的突破和成功的一个标志。随着半导体的出现和被人们广泛地了解之后，在相关物理研究领域也掀起了一场非常大的影响，这种器件得到很多的学者和研究人员的重视。晶体管的出现标志着被人们所熟悉和应用的电子学器件真空管将要被这个体积非常小的晶体管所代替。点接触式的晶体管在刚开始被发明的时候，在性能上面依然存在很大的不足和很多的缺陷，但是这个时候就有很多人预言在电子技术领域中晶体管将要引起一场非常大的革命。尽管在刚开始的时候晶体管的方法作用不是非常明显，但是人们通过一个偶然的机会将晶体管的放大作用的机理了解的很清楚，并且利用晶体管的放大作用对于晶体管的结构方面提出了一种新的构造方案。经过人们长期的研究和探索，人们终于成功地制作出能够符合面结型晶体结构的新方案（锗合金管）。锗合金管的出现具有很重要的指导性和标志性的意义，主要表现在以下两个方面：第一方面就是锗合金管在半导体发展过程中是一个非常成功的理论指导实践的成功范例，第二方面就是锗合金管的出现标志着半导体晶体管已经能够在实际工业应用中得到广泛生产和应用。 在五十年代初期的时候,随着锗合金管的出现，半导体材料得到了前所未有的发展，特别是在锗的提纯了拉制单晶体当面有了一个质的飞跃，这项技术也对于后期锗材料各方面技术的发展和完善提供了坚实的基础。这项技术的发展不仅对于许多半导体的质量方面有所提升，同时也在相关的学科领域发展方面发挥了巨 半导体物理的研究进展 吴化楠 （营口职业技术学院,辽宁 营口 115000） 摘 要：从十九世纪开始，人们就开始研究半导体的发展，到目前为止半导体的研究已经在当代物理学和相关学科领域的发展中都占据非常重要的地位。半导体物理学是凝聚态物理学科的一个分支学科，同时也是现代微电子器件工艺学的一个理论核心内容。半导体不仅在理论方面具有非常的物理内涵，而且它的性能也具有很大的发展前景。随着半导体的不断发展，半导体新材料渐渐地取代了很多的传统的一些物理器件，其中具有非常重要影响作用的包括一些晶体管和一些集成电路，都是半导体电子器件发展的鲜明标志。现代科学技术的突飞猛进也带动半导体学科领域的快速发展，并且不断拓宽半导体在往一个新的高度和水平发展。很多的科学家在研究和探讨半导体物理学的发展规律的时候，也深刻地掌握了半导体科学的技术，掌握着时代发展的一个发展趋势。半导体物理的发展对于现实应用方面也存在重大的意义，不断提高生产力的发展和相关技术领域的创新发展工作。本文主要是对于半导体物理发展的进展做一个评述，通过晶体管的发明过程、半导体超晶格物理的发展以及半导体纳米量子器件的研究进展，展望了新型半导体纳米材料的发展前景，并且通过对半导体物理学的发展历程为依据深入研究其发展规律和特点。 关键词：半导体；超晶格；物理 DOI:10.16640/https://www.doczj.com/doc/586834311.html,ki.37-1222/t.2015.24.261
芯片失效分析的原因（解决方案/常见分析手段） 一般来说，芯片在研发、生产过程中出现错误是不可避免的，就如房缺补漏一样，哪里出了问题你不仅要解决问题，还要思考为什么会出现问题。随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高，失效分析工作也显得越来越重要，社会的发展就是一个发现问题解决问题的过程，出现问题不可怕，但频繁出现同一类问题是非常可怕的。本文主要探讨的就是如何进行有效的芯片失效分析的解决方案以及常见的分析手段。 失效分析失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及。它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。 失效分析基本概念1.进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。 2.失效分析的目的是确定失效模式和失效机理，提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理的重复出现。 3.失效模式是指观察到的失效现象、失效形式，如开路、短路、参数漂移、功能失效等。 4.失效机理是指失效的物理化学过程，如疲劳、腐蚀和过应力等。 失效分析的意义1.失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。 2.失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。 3.失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。 4.失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。 失效分析主要步骤和内容芯片开封：
半导体器件失效分析的研究Research on Semiconductor Device Failure Analysis
中文摘要 半导体失效分析在提高集成电路的可靠性方面有着至关重要的作用。随着集成度的提高，工艺尺寸的缩小，失效分析所面临的困难也逐步增大。因此，失效分析必须配备相应的先进、准确的设备和技术，配以具有专业半导体知识的分析人员，精确定位失效位置。在本文当中，着重介绍多种方法运用Photoemission 显微镜配合IR-OBIRCH精确定位失效位置，并辅以多项案例。 Photoemission是半导体元器件在不同状态下（二极管反向击穿、短路产生的电流、MOS管的饱和发光，等等），所产生的不同波长的光被捕获，从而在图像上产生相应的发光点。Photoemission在失效分析中有着不可或缺的作用，通过对好坏品所产生的发光点的对比，可以为后面的电路分析打下坚实的基础，而且在某些情况下，异常的发光点就是最后我们想要找到的defect的位置。 IR-OBIRCH(Infrared Optical beam Induced Resistance Change)主要是由两部分组成：激光加热器和电阻改变侦测器。电阻的改变是通过激光加热电流流经的路径时电流或者电压的变化来表现的，因此，在使用IR-OBIRCH时，前提是必须保证所加电压两端产生的电流路径要流过defect的位置，这样，在激光加热到defect位置时，由于电阻的改变才能产生电流的变化，从而在图像上显现出相应位置的热点。 虽然Photoemission和IR-OBIRCH可以很好的帮助我们找到defect的位置，但良好的电路分析以及微探针(microprobe)的使用在寻找失效路径方面是十分重要的，只有通过Photoemission的结果分析，加上电路分析以及微探针(micr oprobe)测量内部信号的波形以及I-V曲线，寻找出失效路径后，IR-OBIRCH才能更好的派上用场。因此，在失效分析中，各个步骤缺一不可。 关键词：失效分析；Photoemission；IR-OBIRCH；微探针（microprobe）;
保证气体分析仪检测准确度，抑制零点漂移是关键 这是电子方面的术语，指当放大电路输入信号为零（即没有交流电输入）时，由于受温度变化，电源电压不稳等因素的影响，使静态工作点发生变化，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现象。这种现象就叫零点漂移（或称温漂）。 产生零点漂移的原因 产生零点漂移的原因很多，如电源电压不稳、元器件参数变化、环境温度变化等。其中最主要的因素是温度的变化，因为晶体管是温度的敏感器件，当温度变化时，其参数UBE、β、ICBO都将发生变化，最终导致放大电路静态工作点产生偏移。此外，在诸因素中，最难控制的也是温度的变化。 零点漂移对气体分析仪检测的影响 在直接耦合放大电路中，任何参数的变化，如电源电压波动、元件老化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移。由于前后级直接相连，前一级的漂移电压会和有用信号一起被送到下一级，而且逐级放大，使放大电路输出信号出现偏差，甚至不能正常工作。 气体分析仪的零点在正常环境中应该显示为000，由于气体分析仪的检测结果是通过传感器将环境中存在的被测气体转化成电信号后以浓度数值方式显示出来的，当出现零点漂移时，放大电路输出信号出现偏差，使分析仪显示浓度大于0，从而使气体分析仪的检测结果产生绝对误差。因此，一旦出现漂移，需要对气体分析仪进行校准。
什么叫零点校准？ 在无外界因素干扰的情况下，将仪器仪表测量界面调整为零，或者说是调到标准状态时的零值。 如何进行零点校准？ 1.硬件校准 这里的硬件主要指气体分析仪中的电路，在实际电路中常采用补偿和调制两种手段，稳定静态工作点以实现零点校准。 补偿及优化参数配置，是指用另外一个元器件来抵消放大电路的漂移，如果参数配合得当，就能把漂移抑制在较低的限度之内。前级的放大器引入的直流对整体的系统影响最大，通过手动调节分压网络的方式对前级放大器引入的直流进行补偿。后级运放则通过软件调节节另一分压网络的方式对后级可控增益放大级引入的直流进行补偿。 调制即优化电路设计，是指将直流变化量转换为其它形式的变化量（如正弦波幅度的变化），并通过漂移很小的阻容耦合电路放大，再设法将放大了的信号还原为直流成份的变化。 2.标气校准 标准气体属于标准物质，标准物质是高度均匀的，良好稳定和量值准确的测定标准，它们具有复现，保存和传递量值的基本作用，在物理，化学，生物与工程测量领域中用于校准测量仪器和测量过程，评价测量方法的准确度和检测实验室的检测能力，确定材料或产品的特性量值，进行量值仲裁等。气体分析仪在出厂前一般需要先用一个零点标气和几个标准浓度的气体对仪器进行标定，得到标准曲线储存于仪器之中。测定时，仪器将待测气体浓度产生的电信号同标准浓度的电信号进行比较，计算得到准确的气体浓度值。分析仪器在使用过程中，由于受到电压波动、元器件参数及环境温度变化的影响而出现零点漂移，则需要定期采用零点标气对分析仪进行零点校准，以保证气体分析仪测量的准确性。
电子元器件失效分析技术与案例 费庆学 二站开始使用电子器件当时电子元器件的寿命20h. American from 1959 开始：1。可靠性评价，预估产品寿命 2。可靠性增长。不一定知道产品寿命，通过方法延长寿命。通过恶裂环境的试验。通过改进提高寿命。―――后来叫a.可靠性物理—实效分析的实例b.可靠数学 第一部分：电子元器件失效分析技术（方法） 1．失效分析的基本的概念和一般程序。 A 定义： 对电子元器件的失效的原因的诊断过程 b.目的：0000000 c．失效模式――》失效结果――》失效的表现形式――》通过电测的形式取得 d．失效机理：失效的物理化学根源 ――》失效的原因 1）开路的可能失效机理 日本的失效机理分类：变形变质外来异物 很多的芯片都有保护电路，保护电路很多都是由二极管组成正反向都不通为内部断开。 漏电和短路的可能的失效机理 接触面积越小，电流密度就大，就会发热，而烧毁 例：人造卫星的发射，因工人误操作装螺丝时掉了一个渣于继电器 局部缺陷导致电流易集中导入产生热击穿（si 和 al 互熔成为合金合金熔点更低） 塑封器件烘烤效果好当开封后特性变好，说明器件受潮或有杂质 失效机理 环境应力：温度温度过低易使焊锡脆化而导致焊点脱落。 ， 2．失效机理的内容 I失效模式与环境应力的关系 任何产品都有一定的应力。
a当应力>强度就会失效 如过电/静电：外加电压超过产品本身的额定值会失效 b应力与时间应力虽没有超过额定值，但持续累计的发生 故：如何增强强度&减少应力能延长产品的寿命 c.一切正常，正常的应力，在时间的累计下，终止寿命 特性随时间存在变化 e机械应力如主板受热变形对零件的应力认为用力 塑封的抗振动好应力好陶瓷的差。 f重复应力如：冷热冲击是很好的零件筛选方法 重复应力易导致产品老化，存在不可靠性 故使用其器件：不要过载；温湿度要适当 II如何做失效分析 例：一个EPROM在使用后不能读写 1) 先不要相信委托人的话，一定要复判。 2) 快始失效分析： 取NG&OK品，DataSheet， 查找电源断地开始测试首先做待机电流测试（IV测试） 电源对地的待机电流下降 开封发现电源端线中间断（因为中间散热慢，两端散热快，有端子帮助散热）因为断开，相当于并联电阻少了一个电 阻，电流减小。 原因：闩锁效应应力大于产品本身强度 责任：确定失效责任方：模拟试验－>测抗闩锁的能力 看触发的电流值（第一个拐点的电流值），越大越好，至少要大于datasheet或近似良品的值在标准范围内的。看维持电压（第二个拐点的电 压），若大于标准值，则很难回到原值。若多片良品抽测都OK， 说明使用者使用不当导致。 改善措施：改善供电，加保护电路。 III失效分析技术的延伸 失效分析的关键是打开样品 进货分析：不同的封装厂，在 芯片面积越小（扫描声学检测器，红的部分为空气，可用于辨别尺寸的大小），受应力越小。版本过新的产品也有可能存在可靠性问 题。可能存在设计的问题。 良品分析的作用：可以采取一层一层的分解拍照，找捷径