Análisis de fallos de componentes electrónicos.

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1 tecnología de análisis de microscopio óptico
Las técnicas de análisis de microscopios ópticos incluyen principalmente microscopios estereoscópicos y microscopios metalográficos.
El microscopio estereoscópico tiene un pequeño aumento, pero la profundidad de campo es grande; El aumento del microscopio metalográfico es grande, desde varias decenas de veces hasta más de mil veces, pero la profundidad de campo es pequeña. Usando estos dos microscopios juntos, se puede observar la apariencia del dispositivo, así como la forma de la superficie, la distribución, el tamaño, la organización, la estructura y el estrés del sitio de falla. Por ejemplo, se utiliza para observar el desgaste y la ruptura del chip, la unión del cable, las grietas del sustrato, la contaminación, los arañazos, los defectos de la capa de óxido, la corrosión de la capa metálica y similares. El microscopio también puede equiparse con dispositivos auxiliares que brindan métodos de visualización tales como campo claro, campo oscuro, contraste de fase de interferencia diferencial y polarización para satisfacer varias necesidades.

2 tecnologias de analisis infrarrojo
La estructura del microscopio infrarrojo es similar a la de un microscopio metalográfico. Sin embargo, utiliza una fuente de luz de infrarrojo cercano (longitud de onda de 0175 ~ 3 micras) y es captada por un tubo de imagen infrarroja. Los materiales semiconductores como el germanio y el silicio y las capas metálicas delgadas son transparentes a la radiación infrarroja. Con él, el chip sin cortar el dispositivo también puede observar defectos y condiciones de soldadura dentro del chip. También es particularmente adecuado para el análisis de fallas de dispositivos semiconductores envasados ​​de plástico.
La microscopía de infrarrojos es un método para la medición de temperatura sin contacto de alta precisión de pequeñas áreas de dispositivos microelectrónicos que utilizan microscopía de infrarrojos. El funcionamiento y fallo del dispositivo se refleja en los efectos térmicos. El diseño inadecuado del dispositivo, los defectos del material, los errores de proceso, etc. causarán un aumento de la temperatura local. Los puntos calientes pueden ser tan pequeños como micrones, por lo que la medición de la temperatura debe ser para áreas pequeñas. Para no afectar el funcionamiento y las características eléctricas del dispositivo, la medición debe ser sin contacto. Encontrar puntos calientes y medir la temperatura con alta precisión sin contacto es de gran importancia para el diseño del producto, el control de procesos, el análisis de fallas y la inspección de confiabilidad.

La cámara infrarroja es una tecnología de medición de temperatura sin contacto que mide la temperatura en cada punto de la superficie y proporciona la distribución de temperatura en la superficie de la muestra.
La cámara infrarroja escanea la muestra a alta velocidad con un sistema óptico como una vibración o un espejo, y condensa la radiación de calor de cada punto en la superficie de la muestra en el detector para convertirse en una señal eléctrica, y luego la pantalla forma un Imagen en blanco y negro o color. Se utiliza para analizar la temperatura en varios puntos de la superficie.

3 analisis de microscopia acustica.
El ultrasonido puede transmitirse en materiales homogéneos como metales, cerámicos y plásticos. La inspección ultrasónica de la superficie y la parte inferior del material puede detectar defectos macroscópicos, como la integridad estructural multicapa. El ultrasonido es un medio muy eficaz para detectar defectos y realizar análisis de fallas. Combinando pruebas de ultrasonidos con tecnologías avanzadas de luz, máquinas y eléctricas, también desarrolla tecnología de análisis microscópico acústico, que puede usarse para observar las condiciones internas de las muestras que no pueden verse con los microscopios ópticos, y puede proporcionar un alto contraste que no puede obtenerse con X fluoroscopia de rayos. Las imágenes pueden ser aplicadas al análisis no destructivo.

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4 tecnología de detección de puntos calientes de cristal líquido
Como se mencionó anteriormente, la detección de puntos calientes es un medio eficaz en el análisis de fallas de dispositivos semiconductores.
El cristal líquido es un líquido, pero cuando la temperatura es más baja que la temperatura de transición de fase, se convierte en un cristal.
El cristal mostrará anisotropía. Cuando se calienta y la temperatura es más alta que la temperatura de transición de fase, se convierte en un líquido isotrópico. Usando esta propiedad, es posible observar el punto de transición de fase del cristal líquido bajo luz ortogonal polarizada para encontrar un punto caliente.
El dispositivo de detección de puntos calientes de cristal líquido está compuesto por un microscopio de polarización, una etapa de muestreo de temperatura ajustable y un circuito eléctrico de control de polarización de la muestra.

La tecnología de detección de puntos calientes de cristal líquido se puede utilizar para detectar defectos como orificios y puntos calientes. Si existe un orificio en la capa de óxido, la capa de metal que se encuentra sobre ella y el semiconductor subyacente pueden estar en cortocircuito, causando un deterioro o incluso la falla de las características eléctricas. Aplique el cristal líquido a la superficie del tubo que se va a analizar y luego coloque la muestra en la etapa de calentamiento. Si la capa de óxido del tubo tiene orificios, se producirá una fuga de corriente y se generará calor, de modo que la temperatura aumenta en este punto y se utiliza la luz polarizada. Bajo el microscopio óptico, se puede observar la diferencia entre el punto caliente y el color circundante para determinar la ubicación del punto caliente en el dispositivo.

Debido al bajo consumo de energía, este método tiene una alta sensibilidad y una alta resolución espacial.

5 tecnologia de microscopia de radiacion optica
Cuando un campo eléctrico excita un material semiconductor, los portadores harán la transición entre los niveles de energía para emitir fotones. La radiación óptica en dispositivos semiconductores y circuitos integrados se puede dividir en tres categorías: una es la radiación compuesta en la que se inyecta la minoría en la unión pn, es decir, los portadores minoritarios no equilibrados se inyectan en la barrera y se combinan con los portadores mayoritarios para emitir fotones. Segundo, el campo eléctrico acelera la luminiscencia del portador, es decir, los portadores móviles de alta velocidad generados bajo la acción del campo eléctrico fuerte chocan con los átomos en la red para hacer que se ionicen y emitan luz. El tercero es el medio de la luz. Bajo un fuerte campo eléctrico, cuando una corriente de túnel fluye a través de una película dieléctrica como el dióxido de silicio o el nitruro de silicio, se produce una emisión de fotones.

El microscopio de radiación de luz utiliza una técnica de detección con poca luz para aumentar la sensibilidad de detección de fotones en seis órdenes de magnitud, combinada con la tecnología de imagen digital para mejorar la relación señal-ruido.
Después de la década de 1990, se agregó la función de análisis espectral de la radiación óptica detectada para determinar el tipo y la naturaleza de la radiación óptica.
Para realizar la microscopía de radiación óptica, en primer lugar, se realiza una detección de imagen en tiempo real de la muestra bajo una fuente de luz externa, y luego se aplica un sesgo a la parte para detectar la radiación óptica de la muestra en una caja de protección opaca.

En un dispositivo semiconductor, varios tipos de defectos y daños pueden generar fugas eléctricas bajo la acción de un campo eléctrico de cierta intensidad, y acompañar el salto de los portadores para generar radiación óptica, de modo que el posicionamiento de la parte emisora ​​de luz puede ser el objetivo. Posicionamiento de la parte fallida. En la actualidad, los tipos de defectos y daños que pueden detectarse mediante técnicas de microscopía de radiación óptica incluyen uniones de fugas, picos de contacto, defectos de oxidación, orificios de la puerta, daños por descarga electrostática, efectos de retención, portadores calientes, transistores saturados y transistores de conmutación. y muchos más.

6 tecnologia de microanálisis
El microanálisis es una técnica para el análisis en profundidad de componentes electrónicos. El fallo de los componentes está directamente relacionado con la composición química de los materiales utilizados, la estructura de los dispositivos y la morfología de los microdominios. La falla también está relacionada con muchos factores, como las fluctuaciones y la precisión del control del proceso, la estabilidad del material y las propiedades físicas y químicas de varios materiales. Para comprender y estudiar profundamente las causas, los mecanismos y los modos de falla, además de las técnicas mencionadas anteriormente, es necesario aclarar las micro-áreas relevantes y obtener información informativa.

Con la diversificación de los materiales utilizados en los componentes, la complejidad y el refinamiento del proceso y la miniaturización de las dimensiones, los requisitos para el microanálisis son cada vez más urgentes. Esta tecnología ha sido ampliamente utilizada en el extranjero para el análisis de confiabilidad y falla. Desde la reforma y la apertura, China ha introducido un gran número de instrumentos de prueba analíticos a gran escala, y ha cumplido plenamente las condiciones para llevar a cabo un microanálisis.

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La tecnología de microanálisis utiliza electrones, iones, fotones, rayos láser, rayos X y radiación nuclear para actuar sobre la muestra que se va a analizar, y estimula a la muestra para que emita electrones, iones, fotones, etc., y utiliza instrumentos sofisticados para medir su energía. La intensidad y la información, como la distribución espacial, se utilizan para analizar la composición, estructura y similares de la muestra.
El primer paso en el trabajo de microanálisis es observar la forma y los gráficos, las líneas y la desalineación del dispositivo. La microscopía electrónica de barrido (SEM) y la microscopía electrónica de transmisión (STM) se pueden usar para observar esto. La STM se puede amplificar cientos de miles de veces y casi puede resolver los átomos.

Para comprender los materiales utilizados para fabricar los componentes, se pueden detectar mediante instrumentos como la espectroscopia de electrones Auger (AES), la espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) y la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS). También es posible utilizar el espectro de energía de rayos X o el espectro adjunto al SEM y STM para el análisis de la composición. AES también da la distribución de componentes en la superficie. Para comprender la distribución de profundidad de los componentes, los instrumentos como AES y XPS también tienen pistolas de iones, y los componentes se prueban mediante ataque químico iónico para saber cómo se distribuyen los componentes de acuerdo con la profundidad. Para obtener una resolución lateral más alta, la prueba AES, el punto focal del haz de electrones debe ser pequeño y se debe usar la XPS del punto pequeño.
Los materiales utilizados en los componentes electrónicos van desde elementos ligeros hasta elementos pesados ​​como el oro, platino y tungsteno. Diferentes instrumentos se utilizan a menudo para detectar diferentes elementos. Cuando se usa AES para detectar elementos ligeros, es menos sensible.

Un aspecto importante de la detección del dispositivo es el análisis de la estructura cristalina de la película y el sustrato, incluida la comprensión de la orientación cristalina del sustrato, detectando si la película es monocristalina o policristalina, la orientación preferida del policristal, el tamaño del grano, el tensión de la película, etc. Esta información se obtiene principalmente mediante un instrumento de difracción de rayos X (XRD). El difractómetro de rayos X diana emite un rayo X fuerte, que es un instrumento muy sensible para la detección estructural. SEM y STM también pueden obtener información sobre la estructura del cristal mientras observan la morfología, como la observación del grano de la película. También se puede utilizar para la difracción de electrones en STM, que es más sensible que la difracción de rayos X ordinaria.

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