전자 부품의 고장 분석
전자 부품의 고장 분석을 수행하려면 일부 고급 분석 테스트 기술과 도구가 필요합니다.
1 광학 현미경 분석 기술
광학 현미경 분석 기술은 주로 스테레오 현미경과 금속 현미경을 포함합니다.
스테레오 현미경은 작은 배율을 갖지만 피사계 심도는 큽니다. 금속 현미경의 배율은 수십 배에서 천 배 이상으로 커지지 만 피사계 심도는 작다. 이 2 개의 현미경을 함께 사용하면 장치의 외관뿐만 아니라 표면 형상, 분포, 크기, 조직, 구조 및 고장 부위의 응력을 관찰 할 수 있습니다. 예를 들어, 칩의 파손 및 파괴, 와이어 본딩, 기판 균열, 오염, 스크래치, 산화물 층 결함, 금속층의 부식 등을 관찰하는 데 사용됩니다. 현미경은 또한 Brightfield, Darkfield, 미분 간섭 위상차 및 편광과 같은 관찰 방법을 제공하는 보조 장치를 다양한 요구에 맞게 장착 할 수 있습니다.
2 적외선 분석 기술
적외선 현미경의 구조는 금속 현미경의 구조와 유사합니다. 그러나 근적외선 (파장이 0175 ~ 3 미크론) 인 광원을 사용하고 적외선 이미지 튜브로 이미지화됩니다. 게르마늄 및 실리콘 및 얇은 금속층과 같은 반도체 재료는 적외선에 투명합니다. 그것으로 칩을 절단하지 않은 칩은 칩 내부의 결함 및 납땜 조건을 관찰 할 수 있습니다. 또한 플라스틱 패키지 반도체 소자의 고장 분석에 특히 적합합니다.
적외선 현미경 법은 적외선 현미경을 사용하여 마이크로 전자 장치의 작은 영역에 대한 고정밀 비접촉 온도 측정 방법입니다. 장치의 작동 및 고장은 열 효과에 의해 반영됩니다. 부적절한 장치 설계, 재료 결함, 공정 오류 등으로 인해 국부적 인 온도 상승이 발생합니다. 핫 스폿은 마이크론만큼 작을 수 있으므로 온도 측정은 좁은 영역에 맞아야합니다. 장치의 작동 및 전기적 특성에 영향을주지 않으려면 측정이 비접촉이어야합니다. 핫 스폿을 찾고 비접촉 방식으로 고정밀 도로 온도를 측정하는 것은 제품 설계, 공정 제어, 고장 분석 및 신뢰성 검사에 매우 중요합니다.
적외선 카메라는 표면의 각 지점에서 온도를 측정하고 샘플 표면의 온도 분포를 제공하는 비접촉식 온도 측정 기술입니다.
적외선 카메라는 진동이나 거울과 같은 광학 시스템을 사용하여 시료를 고속으로 스캔하고 샘플 표면의 각 지점에서 발생한 열 방사를 감지기로 응축시켜 전기 신호가되고 디스플레이가 흑백 또는 컬러 이미지. 표면의 다양한 지점에서 온도를 분석하는 데 사용됩니다.
3 음향 현미경 분석
초음파는 금속, 세라믹 및 플라스틱과 같은 균질 재료로 전달 될 수 있습니다. 재료의 표면 및 밑면에 대한 초음파 검사로 다층 구조적 무결성과 같은 거시적 인 결함을 감지 할 수 있습니다. 초음파는 결함을 탐지하고 고장 분석을 수행하는 매우 효과적인 수단입니다. 첨단 조명, 기계 및 전기 기술과 함께 초음파 검사를 결합하여 광학 현미경으로는 볼 수없는 시료의 내부 조건을 관찰하는 데 사용할 수있는 음향 현미경 분석 기술을 개발하고 X에서 얻을 수없는 높은 콘트라스트를 제공 할 수 있습니다 - 선 형광 투시법. 이미지는 비파괴 분석에 적용 할 수 있습니다.
4 액정 핫 스폿 감지 기술
전술 한 바와 같이, 핫 스폿 검출은 반도체 장치 고장 분석에서 효과적인 수단이다.
액정은 액체이지만 온도가 상전이 온도보다 낮 으면 결정이됩니다.
결정은 이방성을 나타낼 것입니다. 가열하면 온도가 상전이 온도보다 높으면 등방성 액체가됩니다. 이 특성을 이용하여, 직교 편광 하에서 액정의 상전이 점을 관찰하여 핫 스폿을 발견 할 수있다.
액정 핫 스폿 검출 장치는 편광 현미경, 조절 가능한 온도 샘플 스테이지 및 샘플의 전기 바이어스 제어 회로로 구성된다.
액정 핫 스폿 감지 기술을 사용하여 핀홀 및 핫 스폿과 같은 결함을 검사 할 수 있습니다. 산화물 층에 핀홀이 존재하면 그 위에있는 금속층과 그 밑에있는 반도체가 단락되어 전기적 특성의 저하 또는 심지어 고장을 일으킬 수있다. 시험 할 튜브의 표면에 액정을 도포 한 다음 시료를 가열 스테이지에 놓습니다. 튜브의 산화물 층에 핀홀이 있으면 누설 전류가 발생하고 열이 발생하여이 시점에서 온도가 올라가고 편광이 사용됩니다. 광학 현미경에서 핫 스폿과 주변 색의 차이를 관찰하여 장치의 핫 스폿 위치를 확인할 수 있습니다.
낮은 소비 전력으로 인해이 방법은 높은 감도와 높은 공간 분해능을 갖습니다.
5 광학 방사 현미경 기술
반도체 물질이 전계에 의해 여기 될 때, 캐리어는 광자를 방출하기 위해 에너지 준위 사이에서 전이 할 것이다. 반도체 장치 및 집적 회로의 광학 복사는 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 소수가 pn 접합으로 주입되는 복합 복사입니다. 즉, 불균형 소수 캐리어가 장벽에 주입되고 다수 캐리어와 결합됩니다 광자를 방출합니다. 두 번째로, 전계는 캐리어의 발광을 가속화한다. 즉 강한 전계의 작용 하에서 생성 된 고속 이동 캐리어는 격자상의 원자와 충돌하여 이온화 및 발광시킨다. 세 번째는 빛의 매개체입니다. 강한 전계 하에서, 이산화 규소 또는 질화규소와 같은 유전체 막을 통해 터널 전류가 흐를 때, 광자 방출이 발생한다.
광 - 방사 현미경은 낮은 광 검출 기술을 사용하여 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해 디지털 이미지 기술과 결합하여 광자 검출 감도를 6 배 증가시킵니다.
1990 년대 이후, 검출 된 광학 복사의 스펙트럼 분석 기능이 추가되어 광학 복사의 유형 및 성질이 결정되었습니다.
광학 현미경 검사법을 수행하기 위해, 먼저, 시료의 실시간 이미지 검출이 외부 광원 하에서 수행되고, 그 다음 부분에 바이어스가 가해져 불투명 한 차폐 박스에서 시료의 광학 방사를 검출한다.
반도체 장치에서, 다양한 형태의 결함 및 손상은 소정의 세기 전계의 작용 하에서 누전을 발생시킬 수 있고, 캐리어의 점프를 수반하여 광 방사를 발생시킬 수 있으므로, 발광 부의 위치 설정은 실패한 부분의 위치 지정. 현재 광학 방사 현미경 기술로 감지 할 수있는 결함 및 손상 유형에는 누설 접합, 접촉 스파이크, 산화 결함, 게이트 핀홀, 정전기 방전 손상, 래치 업 효과, 핫 캐리어, 포화 된 트랜지스터 및 스위칭 트랜지스터가 포함됩니다. 그리고 더 많은.
6 미세 분석 기술
미세 분석은 전자 부품에 대한 심층 분석 기술입니다. 구성 요소의 고장은 사용 된 재료의 화학적 조성, 장치의 구조 및 마이크로 도메인의 형태와 직접적으로 관련됩니다. 실패는 공정 제어의 변동 및 정밀도, 재료 안정성, 다양한 재료의 물리적 및 화학적 특성과 같은 많은 요소와 관련이 있습니다. 원인, 메커니즘 및 실패 방식을 깊이 이해하고 연구하기 위해서는 앞서 언급 한 기술 외에도 관련 마이크로 영역을 명확히하고 유익한 정보를 얻는 것이 필요합니다.
구성 요소에 사용되는 재료의 다양 화, 공정의 복잡성 및 미세화 및 치수의 소형화로 인해 미세 분석에 대한 요구 사항이 점점 더 긴급 해지고 있습니다. 이 기술은 신뢰성 및 고장 분석을 위해 해외에서 널리 사용되고 있습니다. 개혁 개방 이후 중국은 대규모의 대규모 분석 시험 장비를 도입했으며 미시 분석을 수행하기위한 조건을 완전히 충족시켰다.
미세 분석 기술은 전자, 이온, 광자, 레이저 광선, X 선 및 핵 방사를 분석 대상 샘플에 작용시켜 전자, 이온, 광자 등을 방출하도록 자극하고 정교한 도구를 사용하여 에너지를 측정합니다 , 강도 및 공간 분포와 같은 정보는 샘플의 조성, 구조 등을 분석하는데 사용된다.
미세 분석 작업의 첫 번째 단계는 모양을보고 장치의 그래픽, 라인 워크 및 정렬 불량을 살펴 보는 것입니다. 주사 전자 현미경 (SEM) 및 투과 전자 현미경 (STM)을 사용하여이를 관찰 할 수 있습니다. STM은 수십만 번 증폭 될 수 있으며 거의 원자를 분해 할 수 있습니다.
구성 요소를 만드는 데 사용되는 재료를 이해하기 위해 Auger 전자 분광학 (AES), 2 차 이온 질량 분석 (SIMS) 및 X- 선 광전자 분광법 (XPS)과 같은 계측기로 검출 할 수 있습니다. 조성 분석을 위해 SEM 및 STM에 첨부 된 X- 선 에너지 스펙트럼 또는 스펙트럼을 사용할 수도 있습니다. AES는 또한 표면에 구성 요소의 분포를 제공합니다. 구성 요소의 깊이 분포를 이해하기 위해 AES 및 XPS와 같은 장비에는 이온 건이 포함되어 있으며 구성 요소는 깊이에 따라 구성 요소가 어떻게 분배되는지 알기 위해 이온 식각으로 테스트됩니다. 보다 높은 횡 방향 해상도를 얻기 위해서는 전자빔의 초점을 작게해야하며 작은 스폿의 XPS를 사용해야한다.
전자 부품에 사용되는 재료는 경 원소에서 금, 백금 및 텅스텐과 같은 중금속까지 다양합니다. 다른 도구는 종종 다른 요소를 감지하는 데 사용됩니다. AES를 사용하여 조명 요소를 감지 할 때 민감하지 않습니다.
장치 검출의 중요한 측면은 필름 및 기판의 결정 구조 분석입니다. 여기에는 기판의 결정 방향 이해, 필름이 단결정인지 또는 다결정인지 여부, 다결정의 선호 방향, 그레인 크기, 필름의 응력 등이 정보는 주로 X 선 회절 (XRD) 기기를 통해 얻어집니다. 표적 X- 레이 회절 계는 강력한 X 선을 방출하며 구조 검출을위한 매우 민감한 도구입니다. SEM과 STM은 또한 필름의 입자를 관찰하는 것과 같은 형태를 관찰하면서 결정 구조에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 또한 일반 X- 선 회절보다 민감한 STM에서 전자 회절에도 사용할 수 있습니다.
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