三讲:微电子可靠性失效物理
- 格式:ppt
- 大小:319.00 KB
- 文档页数:2
半导体器件可靠性与失效分析微电子
1.功能失效:指器件不能按照设计要求正常工作,如逻辑门无法实现
正确的逻辑功能。
2.电气失效:指器件发生电气故障,如短路、开路、漏电等。
3.热失效:由于器件内部寄生电阻、封装散热不良等原因,导致器件
温度升高,超过其承受范围,从而导致失效。
4.机械失效:指器件由于外力作用或压力过大等原因,发生物理损坏,如断裂、划伤等。
5.等离子体效应:在高电压或高频环境下,会产生等离子体,从而对
半导体器件产生有害影响。
为提高半导体器件的可靠性,需要进行失效分析,以了解器件失效的
原因
1.失效模式分析:对不同类型的失效进行分类和描述,以便查找相应
的失效原因。
2.加速寿命测试:通过在高温、高电压、高湿度等恶劣条件下进行长
时间测试,模拟器件在实际使用中的环境,加速失效过程,以便提前发现
问题。
3.失效分析方法:包括光学显微镜、电子显微镜、故障定位分析、X
射线衍射等多种方法,用于观察器件失效的具体细节,并找出失效的原因。
4.剖析和分析失效原因:通过对失效器件的分析和试验,找出失效的
原因和机理,如晶体缺陷、金属线断裂等。
5.提高设计和工艺:根据失效分析结果,改进器件的设计和工艺,以
提高器件的可靠性。
总之,半导体器件可靠性与失效分析在微电子领域中具有重要的意义,它不仅能提高半导体器件的可靠性,还能为微电子系统的设计和制造提供
理论指导和实践经验。
随着技术的进一步发展,可靠性和失效分析将继续
成为微电子行业的研究热点。
随着电子电器行业的不断发展,消费者水平也在不断提升,人们已经不仅仅满足于产品的外观和功能,电子电器产品的可靠性已成为产品质量的重要部分。
RTS.LTD 可靠性测试能帮助电子电器制造企业尽可能地挖掘由设计、制造或机构部件所引发的潜在性问题,在产品投产前寻找改善方法并解决问题点,为产品质量和可靠性做出必要的保证。
失效分析RTS.LTD 可靠性实验室配备了扫描电子显微镜、傅立叶转换红外光谱仪、能谱仪、切片、金相显微镜等精密设备提供失效分析,可进行切片测试、焊点拉伸强度、可焊性测试、镀层厚度测试、锡须观察、成分分析等实验。
气候环境试验RTS.LTD 环境可靠性实验室拥有一批国际、国内著名的专业环境试验设备制造商生产的气候环境试验设备,设备技术先进、性能稳定、功能齐全,可编程控制,自动绘制试验曲线。
测试项目测试范围高温室温~300 ℃低温室温~-70 ℃恒温恒湿20 ℃~ 95 ℃,20 ~ 98%RH低湿 5 ℃~ 95 ℃,5 ~ 98%RH温度/ 湿度循环-70 ℃~ 150 ℃,20 ~ 98%RH冷热冲击-65 ℃~ 150 ℃快速温变-70 ℃~ 150 ℃,25~98%RH ,≦15 ℃/min高压蒸煮105 ℃~ 142.9 ℃, 75~100%RH, 0.020~0.196Mpa盐雾中性盐雾、醋酸盐雾、铜加速醋酸盐雾气体腐蚀SO 2, H 2 S, Cl 2 , NO 2 ,NH 3臭氧测试0---500ppmUV 老化UV exposure UVA340, UVA351,UVB313太阳辐射辐照度:450W/m 2 ----1200W/m 2低气压室温~200 ℃,常压~10kPa防水滴水、摆管淋雨、喷水(IPX0~IPX8 )防尘钢球、铰接试指、金属丝、防尘箱(IP0Y~IP6Y )机械环境实验RTS.LTD 机械环境实验室拥有具有国际先进水平的高频振动实验系统和机械冲击实验系统,100kg 自由跌落实验台等机械环境实验设备。
微电子器件的可靠性与失效分析微电子器件是当今电子产品中使用最广泛的一类器件,它们具有体积小、功耗低、性能稳定等优点,被广泛应用于计算机、通信、汽车、医疗等诸多领域。
然而,由于微电子器件的制造工艺往往采用精密加工技术,且器件本身也具有高度复杂性,因此其可靠性成为了一个重要的问题。
本文将介绍微电子器件的可靠性问题,并探究失效分析的方法。
一、微电子器件的可靠性问题所谓微电子器件的可靠性,指的是器件在正常使用条件下,能够持续地保持所要求的性能和功能的能力。
在实际中,微电子器件的可靠性常常受到以下几方面因素的影响。
1. 制造工艺的影响微电子器件的制造工艺往往采用高度精密的加工技术,涉及的制造流程十分繁复。
在制造过程中,如出现微小的工艺误差,可能就会导致器件的性能发生质的变化或失效。
2. 环境条件的影响微电子器件在使用过程中常常受到温度、湿度、振动、尘埃等环境因素的影响。
例如,当器件温度超出规定范围时,会导致器件性能发生变化,甚至失效。
3. 电子应力的影响微电子器件在工作中受到电子流及场强的影响,这些电子应力可能会导致器件内部的电路损坏或其他失效。
二、“失效分析”的意义与方法失效分析是一种通过对失效物体的系统分析,找出失效的原因、途径和机理的方法。
在微电子器件的可靠性问题中,失效分析有着重要的意义。
首先,失效分析能够帮助人们深入了解微电子器件的失效机理,从而避免去重复类似的失误。
其次,失效分析可帮助人们了解微电子器件的弱点,从而对其进行改进和优化。
最后,失效分析能够为微电子器件制造企业提供技术支持,提高产品的质量和性能。
在实际中,失效分析常常采用以下流程:1. 研究失效现象首先,需要对失效情况进行详细的研究,尤其要注意失效的具体表现、影响以及失效的范围和程度等。
同时,还要对失效可能与其它条件或因素有关的问题进行提出。
2. 收集失效物样品收集失效物的样品,并且对其进行清洗和处理,确保样品的原始状态与失效时的状态尽可能的一致。
微电子器件授课教案第一章:微电子器件概述1.1 微电子器件的定义与分类1.2 微电子器件的发展历程1.3 微电子器件的基本原理1.4 微电子器件的应用领域第二章:半导体物理基础2.1 半导体的基本概念2.2 半导体的能带结构2.3 半导体材料的制备与分类2.4 半导体器件的掺杂原理第三章:晶体管器件3.1 晶体管的基本原理3.2 晶体管的结构与类型3.3 晶体管的制备与加工3.4 晶体管的性能参数及应用第四章:集成电路概述4.1 集成电路的基本概念4.2 集成电路的分类与结构4.3 集成电路的制备工艺4.4 集成电路的应用领域第五章:微电子器件的可靠性5.1 微电子器件可靠性的基本概念5.2 微电子器件失效的原因及机制5.3 微电子器件可靠性提升的方法5.4 微电子器件的可靠性测试与评估第六章:二极管器件6.1 二极管的基本原理与结构6.2 二极管的制备与掺杂6.3 二极管的性能参数及测试6.4 二极管的应用领域第七章:场效应晶体管(FET)7.1 FET的基本原理与结构7.2 FET的制备与加工7.3 FET的性能参数及特性曲线7.4 FET的应用领域及发展趋势第八章:双极型晶体管(BJT)8.1 BJT的基本原理与结构8.2 BJT的制备与掺杂8.3 BJT的性能参数及工作原理8.4 BJT的应用领域及发展趋势第九章:集成电路设计9.1 集成电路设计的基本流程9.2 数字集成电路设计9.3 模拟集成电路设计9.4 集成电路设计工具与方法第十章:微电子器件的封装与测试10.1 微电子器件封装的基本概念10.2 常见封装形式及其特点10.3 微电子器件的测试方法10.4 微电子器件的质量控制与可靠性提升第十一章:功率半导体器件11.1 功率半导体器件的分类与原理11.2 功率晶体管和功率二极管11.3 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)11.4 功率集成电路与模块第十二章:微波半导体器件12.1 微波半导体器件的分类与原理12.2 微波二极管和微波三极管12.3 微波集成电路与系统12.4 微波半导体器件的应用第十三章:光电子器件13.1 光电子器件的基本原理13.2 激光二极管与光检测器13.3 光电子集成电路与系统13.4 光电子器件的应用与发展第十四章:半导体存储器14.1 存储器的基本原理与分类14.2 随机存取存储器(RAM)14.3 只读存储器(ROM)与闪存14.4 存储器系统与新技术第十五章:微电子器件的进展与未来15.1 微电子器件的技术发展趋势15.2 纳米电子学与量子器件15.3 生物医学微电子器件15.4 环境与能源相关的微电子器件重点和难点解析第一章:微电子器件概述重点:微电子器件的定义、分类和应用领域。
微电子器件失效分析机理微电子器件失效分析机理微电子器件的失效是指器件在运行过程中出现故障或无法正常工作的现象。
失效分析是一种通过对失效器件进行深入分析和研究,找出失效原因的技术手段。
了解微电子器件失效的机理对于提高器件的可靠性和性能至关重要。
微电子器件的失效机理可以归纳为以下几个方面:1.电子迁移:电子迁移是指在电流通过器件时,电子会由高浓度区域向低浓度区域迁移。
长时间的电子迁移会导致金属线或晶体管的导电路径变窄,进而引起电阻增加或电流无法正常通过。
电子迁移会加速器件老化,降低器件的寿命。
2.热失效:高温环境下,器件内部的材料容易发生热膨胀、融化、结构变形等问题。
高温还会加速杂质扩散,导致器件的电性能下降。
热失效是导致器件损坏的重要原因之一。
3.光辐照:光辐照是指器件受到光的照射,光能量会激发器件内部的电子,产生额外的载流子,从而改变器件的电性能。
长时间的光辐照会使得器件的特性发生变化,甚至导致器件烧毁。
4.电压应力:过高或过低的电压都会对器件造成应力,导致器件的电性能下降或失效。
过高的电压会导致电场强度增加,引起介质击穿或漏电。
过低的电压则会导致器件无法正常工作。
5.湿气腐蚀:湿气中的水分和氧气会与器件内部的金属或半导体材料发生化学反应,导致器件腐蚀,进而引起失效。
湿气腐蚀是封装不良或外界环境湿度过高导致的常见问题。
对于微电子器件的失效分析,可以采用以下方法:1.故障分析:通过对失效器件进行外观检查、电气特性测试和物理结构分析,找出故障点所在,并进一步分析故障原因。
2.材料分析:通过对器件的材料进行化学分析和显微结构观察,确定是否存在材料缺陷或污染物,以及其对器件性能的影响。
3.应力分析:通过应力测试和有限元仿真等方法,分析器件的应力分布情况,找出由于应力导致的器件失效。
4.加速老化实验:利用高温、高湿等环境条件,加速器件老化过程,研究器件在极端环境下的失效机理。
通过对微电子器件失效机理的深入研究和分析,可以指导器件设计、制造和使用过程中的改进措施,提高器件的可靠性和性能。
Introduction to Microelectronics第七章可靠性技术§7.1 失效模式和失效机理失效模式失效机§7.2 可靠性设计技术§7.3 可靠性评价技术§7.4 失效分析技术§7.5 可靠性实验技术¦随着科学技术的迅猛发展,无论是军事装备还是民用系统,其性能越来越先进,结构越来越复杂,使用环境要求越来越严格,因此对电子产品的质量和可靠性的要求也越来越高,从而对每个产品中使用的品种繁多的电子元器件的可靠性的要求也越来越高从而对每个产品中使用的品种繁多的电子元器件的可靠性提出了更高的要求。
¦质量和可靠性工作是关系到国民经济发展的大事,质量和可靠性是密不可分的,质量和可靠性工作是关系到国民经济发展的大事质量和可靠性是密不可分的有高的质量才有高的可靠性,而可靠性的提高反过来又促进了质量的发展。
¦电子元器件是武器装备的重要基础和战略资源,武器装备的性能、质量和可靠电子元器件是武器装备的重要基础和战略资源武器装备的性能质量和可靠性与电子元器件紧密相连。
1957年,美国发射“先锋号”卫星,由于一个价值2美元的器件出了故障,造成3220美元的损失;1971年,前苏联三名宇航员在“礼炮号”飞船中由于一个部件失灵而丧生;1986年1月28日,美国航天飞机挑战者号起飞76秒后爆炸,原因是个密日,美国航天飞机“挑战者号”起飞秒后爆炸,原因是一个密封圈不密封,结果7名宇航员丧生,直接经济损失12亿美元;1991年,我国“澳星”发射失败,也是由于一个小小的零件发生故障,造成巨大的经济损失和政治影响。
大的济损失和政治影响¦重视可靠性工作,提高电子元器件的可靠性,是电子装备高可靠性水平的保障,高质量、高可靠性的军用电子元器件在现代航天、航空、航海和武器装备中起着保证和决定性的作用。
¦可靠性包括的范围很广,从产品的研制过程来说,包括产品开发研究、设计、制造、包装、储存、运输和使用维修等各个环节,与产品的结构、材料、加工工艺、使用环境等条件密切相关。