Рубрикатор

Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

Механизмы отказа полупроводниковых устройств

4 марта 2019 г. в 15:12

Статья посвящена механизму отказов электронных устройств. Будет полезна технологам на предприятиях, производящих микроэлектронные устройства. В данной статье представлены наиболее распространенные отказы полупроводниковых устройств.

Механизмы отказов

Тесты на надежность предназначены для воспроизведения отказов изделия, которые могут возникнуть при последующем использовании. Результаты тестов на надёжность способствуют пониманию механизмов отказов. В случае возникновения отказа знание его механизма поможет выявить вызвавший его фактор (температура, влажность, напряжение, ток и т.д.).

Надёжность изделия при последующей эксплуатации может быть спрогнозирована на основании результатов тестов на надёжность, проведённых в ускоренных условиях (при повышенных нагрузках). Недостатки, влияющие на надёжность изделия, могут быть определены при более детальном изучении механизмов отказов.

Тестирование надёжности предоставляет полезную информацию также и для производителя, стремящегося защитить продукцию оптимальным способом, выбор которого зависит от обнаруженных отказов.

Классификация отказов

Для анализа надёжности полупроводниковых устройств используются статистические методы и методы устранения отказа, основанные на понимании физических основ процесса. Такой подход называется физикой отказа. Его цель прояснить механизмы отказов, формируя понимание их физических характеристик на атомном и молекулярном уровнях.

Режимы отказов полупроводниковых устройств, как правило, подразделяются на разрывы цепей, короткие замыкания, деградацию и пр. Взаимосвязь между этими режимами отказов и их механизмами подробно описаны в таблице 1.

Таблица 1. Факторы отказа, механизмы и режимы

Факторы отказа		Механизмы отказа	Режимы отказа	Пример
Область перехода	Подложка. P-n переход. Изоляция.	Дефект кристалла. Внедрение примеси. Смещение маски фоторезиста. Поверхностное загрязнение.	Пониженное напряжение пробоя. Короткое замыкание. Увеличенный ток утечки.
Оксидная плёнка	Подзатворная оксидная плёнка. Защитная оксидная плёнка	Ионная подвижность. Прокол плёнки. Поверхностное состояние. Деградация подзатворного диэлектрика. Инжекция горячих носителей.	Пониженное напряжение пробоя. Короткое замыкание. Увеличенный ток утечки. Дрейф коэффициента передачи тока hFE и/или порогового напряжения транзистора Vth.	Рис.1
Металлизация	Внутренние цепи. Контакт отверстия. Переходное отверстие.	Царапина или пустая полость. Механическое повреждение. Неомический контакт с полупроводником. Нарушение профиля (ступенчатость). Слабая адгезия. Некорректные толщины. Коррозия. Миграция материалов в электрическом поле или под нагрузкой.	Разрыв цепи. Короткое замыкание. Повышенное сопротивление.	Рис.2
Пассивация	Поверхностная защитная пленка. Межслойная диэлектрическая пленка.	Прокол или трещина. Неравномерная толщина. Примесь. Инверсия поверхности.	Пониженное напряжение пробоя. Короткое замыкание. Увеличенный ток утечки. Дрейф коэффициента передачи тока hFE и/или порогового напряжения транзистора Vth. Ухудшение шумовых характеристик.
Соединение кристалла с корпусом	Соединения с рамкой микросхемы.	Отрыв образца. Трещина образца.	Разрыв цепи. Короткое замыкание. Нестабильная/ неустойчивая работа. Повышенное тепловое сопротивление.	Рис.3
Провода, соединяющие выводы кристалла и корпуса	Связь провода с кристаллом. Связь провода с выводом корпуса.	Смещение подсоединенного провода. Неотцентрированный провод. Дефект в контакте провода. Размыкание. Обрыв провода. Контакт между проводами.	Разрыв цепи. Короткое замыкание. Повышенное сопротивление.	Рис.4Рис.5
Герметизация	Смола. Герметизирующий газ.	Пустота. Незаполненность смолой. Проникновение влаги. Отслаивание. Загрязнение поверхности. Недостаточная герметичность. Неочищенный герметизирующий газ. Инородные частицы.	Разрыв цепи. Короткое замыкание. Увеличенный ток утечки.	Рис.6,7Рис.8
Площадка ввода/ вывода	Статическое электричество. Перепад напряжения. Перегрузка по напряжению. Перегрузка по току.	Пробой p-n-перехода. Повреждение оксидной плёнки. Дефект/разрушение металлизации	Разрыв цепи. Короткое замыкание. Увеличенный ток утечки.	Рис.9
Иные	Альфа-частицы. Сильное электрическое поле. Шум.	Генерация электронно-дырочных пар. Инверсия поверхности.	Программный сбой. Увеличенный ток утечки.

Рис.1	Рис.2	Рис.5
Рис.3	Рис.4	Рис.6
Рис.7	Рис.8	Рис.9

Источник: Компания «Серния Инжиниринг»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

126

Пожаловаться

Все новости и публикации пользователя Дроздова Наталья в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru

ПРОДАМ: Концевой выключатель TZ-8112

ссылка для заказа на сайте elec.ru https://www.elec.ru/market/kontsevye-vykljuchateli-tz-8112-rolik-gorizon-nazh-14942066987.html Концевой выключатель — компактное электромеханическое устройство, которое предназначено для контроля за движением различных механизмов в заданных границах в системах автоматизации. При наступлении определенного события датчик формирует сигнал и замыкает или размыкает электрическую цепь. Краткое описание товара — Макс. усилие срабатывания 750г — Макс. усилие отпускания 100г — Рабочий ход 20° — Общий ход 50° — Отклонение хода 12° Особенности серии TZ — Коммутация 2-х цепей — Высокая прочность конструкции — Встроенный переключатель с двойным пружинным механизмом — Серия с клеммой заземления — Металлический ролик — Пыле- и влагозащищенное исполнение (IP65) Дополнительно- шток с горизонтальным роликом нажимной Рабочая температура — -5…+65 °C Класс защиты — IP65 Масса — 120…190 г Сопр изоляции — 100 МОм (500 В AC) Скорость срабатывания — 0.05…50 см/сек Частота срабатывания механическая: 120 переключений/мин, электрическая: 30 переключений/мин Контактная группа — Н.О. + Н.З. Сопротивление контактов — 10^7 циклов, электрическая: >10^5 циклов Вибропрочность — Без разрушений: 10…55 Гц ампл. = 1.5 мм, по осям Ударопрочность механическая: 100g без сбоев: 30g Корпус — Металл с пластиковой крышкой Влажность — ≤95% (без образования конденсата) Особенности и преимущества Концевые выключатели — практичное и недорогое решение для создания систем автоматизации. В списке очевидных достоинств подобных устройств выделяют: -высокую точность срабатывания; -многократные повторы рабочего цикла; -простота монтажа и эксплуатации; -экономия на электричестве; -износостойкость; -герметичность конструкции; -устойчивость к негативным внешним факторам. Сфера применения Концевые выключатели нашли применение не только в быту, но и на промышленных предприятиях. Они позволяют наладить систему автоматизации в следующих отраслях: -технологические и упаковочные...

Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 17 апреля · Россия · Московская обл

ПРОДАМ: Концевой выключатель TZ-8111

ссылка для заказа на сайте elec.ru https://www.elec.ru/market/kontsevye-vykljuchateli-tz-8111-knopka-nazhim-5a-n-14942066986.html Концевой выключатель — компактное электромеханическое устройство, которое предназначено для контроля за движением различных механизмов в заданных границах в системах автоматизации. При наступлении определенного события датчик формирует сигнал и замыкает или размыкает электрическую цепь. Краткое описание товара — Макс. усилие срабатывания 750г — Макс. усилие отпускания 100г — Рабочий ход 20° — Общий ход 50° — Отклонение хода 12° Особенности серии TZ — Коммутация 2-х цепей — Высокая прочность конструкции — Встроенный переключатель с двойным пружинным механизмом — Серия с клеммой заземления — Металлический ролик — Пыле- и влагозащищенное исполнение (IP65) Дополнительно —кнопка нажимная Рабочая температура — -5…+65 °C Класс защиты — IP65 Масса — 120…190 г Сопр изоляции -100 МОм (500 В AC) Скорость срабатывания — 0.05…50 см/сек Частота срабатывания механическая: 120 переключений/мин, электрическая: 30 переключений/мин Контактная группа — Н.О. + Н.З. Сопротивление контактов — 10^7 циклов, электрическая: >10^5 циклов Вибропрочность — Без разрушений: 10…55 Гц ампл. = 1.5 мм, по осям Ударопрочность — механическая: 100g без сбоев: 30g Корпус — Металл с пластиковой крышкой Влажность — ≤95% (без образования конденсата) Особенности и преимущества Концевые выключатели — практичное и недорогое решение для создания систем автоматизации. В списке очевидных достоинств подобных устройств выделяют: -высокую точность срабатывания; -многократные повторы рабочего цикла; -простота монтажа и эксплуатации; -экономия на электричестве; -износостойкость; -герметичность конструкции; -устойчивость к негативным внешним факторам. Сфера применения Концевые выключатели нашли применение не только в быту, но и на промышленных предприятиях. Они позволяют наладить систему автоматизации в следующих отраслях: -технологические и упаковочные линии; -легкая и пищевая...

Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 17 апреля · Россия · Московская обл

ПРОДАМ: Концевой выключатель CZ-7311

ссылка для заказа на сайте elec.ru https://www.elec.ru/market/kontsevye-vykljuchateli-cz-7311-shtok-s-prodol-rol-14942067006.html Концевой выключатель — компактное электромеханическое устройство, которое предназначено для контроля за движением различных механизмов в заданных границах в системах автоматизации. При наступлении определенного события датчик формирует сигнал и замыкает или размыкает электрическую цепь. Краткое описание товара — Макс. усилие срабатывания 150г — Макс. усилие отпускания 40г — Рабочий ход 13.5 мм. — Общий ход 4.0 мм — Отклонение хода 3.2 мм — Положение срабатывания 25±1мм — Ток 10А Особенности серии CZ-7 — Пластиковый корпус — Высокая механическая прочность — Переключающий контакт — Исполнение (IP40) — Легкое подключение проводов Дополнительно —шток с продольным роликом нажимной Рабочая температура — -10…+80 °C Класс защиты — IP40 Масса — 60 г Сопр изоляции -100 МОм (500 В AC) Скорость срабатывания — 0.05…50 см/сек Частота срабатывания механическая: 120 переключений/мин, электрическая: 30 переключений/мин Контактная группа — Переключающий контакт Сопротивление контактов -10^7 циклов, электрическая: >10^5 циклов Вибропрочность — Без разрушений: 10…55 Гц ампл. = 1.5 мм, по осям Ударопрочность — механическая: 100g без сбоев: 30g Корпус — Металл с пластиковой крышкой Влажность — ≤95% (без образования конденсата) Оформить заказ и получить дополнительную информацию Вы можете у наших специалистов. Для Вашего удобства предлагаем выбрать оптимальный вариант получения заказа: — на складе в г. Пушкино Московской области, — почтой России, — транспортной компанией Деловые Линии или СДЭК. Получить Ваш заказ Вы на можете на терминалах транспортных компаний в городах: Абакан, Альметьевск, Ангарск, Апатиты, Арзамас, Армавир, Архангельск, Асбест, Астрахань, Ачинск, Балаково, Балашиха, Барнаул, Белгород, Белорецк, Бердск, Березники, Березовский, Бийск, Благовещенск, Борисоглебск, Боровичи, Братск, Брянск, Бузулук, Великие Луки, Великий Новгород,...

Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 18 апреля · Россия · Московская обл

ПРОДАМ: Концевой выключатель CZ-7121

ссылка для заказа на сайте elec.ru https://www.elec.ru/market/kontsevye-vykljuchateli-cz-7121-rychag-s-rolikom-n-14942067002.html Концевой выключатель — компактное электромеханическое устройство, которое предназначено для контроля за движением различных механизмов в заданных границах в системах автоматизации. При наступлении определенного события датчик формирует сигнал и замыкает или размыкает электрическую цепь. Краткое описание товара — Макс. усилие срабатывания 150г — Макс. усилие отпускания 40г — Рабочий ход 13.5 мм. — Общий ход 4.0 мм — Отклонение хода 3.2 мм — Положение срабатывания 25±1мм — Ток 10А Особенности серии CZ-7 — Пластиковый корпус — Высокая механическая прочность — Переключающий контакт — Исполнение (IP40) — Легкое подключение проводов Дополнительно — рычаг с роликом нажимной Рабочая температура — -10…+80 °C Класс защиты — IP40 Масса — 60 г Сопр изоляции — 100 МОм (500 В AC) Скорость срабатывания- 0.05…50 см/сек Частота срабатывания механическая: 120 переключений/мин, электрическая: 30 переключений/мин Контактная группа — Переключающий контакт Сопротивление контактов — 10^7 циклов, электрическая: >10^5 циклов Вибропрочность — Без разрушений: 10…55 Гц ампл. = 1.5 мм, по осям Ударопрочность механическая: 100g без сбоев: 30g Корпус — Металл с пластиковой крышкой Влажность — ≤95% (без образования конденсата) Особенности и преимущества Концевые выключатели — практичное и недорогое решение для создания систем автоматизации. В списке очевидных достоинств подобных устройств выделяют: -высокую точность срабатывания; -многократные повторы рабочего цикла; -простота монтажа и эксплуатации; -экономия на электричестве; -износостойкость; -герметичность конструкции; -устойчивость к негативным внешним факторам. Сфера применения Концевые выключатели нашли применение не только в быту, но и на промышленных предприятиях. Они позволяют наладить систему автоматизации в следующих отраслях: -технологические и упаковочные линии; -легкая и пищевая...

Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 18 апреля · Россия · Московская обл

ПРОДАМ: Концевой выключатель CZ-7124

ссылка для заказа на сайте elec.ru https://www.elec.ru/market/kontsevye-vykljuchateli-cz-7124-rychag-nazhimnoj-s-14942067004.html Концевой выключатель — компактное электромеханическое устройство, которое предназначено для контроля за движением различных механизмов в заданных границах в системах автоматизации. При наступлении определенного события датчик формирует сигнал и замыкает или размыкает электрическую цепь. Краткое описание товара — Макс. усилие срабатывания 150г — Макс. усилие отпускания 40г — Рабочий ход 13.5 мм. — Общий ход 4.0 мм — Отклонение хода 3.2 мм — Положение срабатывания 25±1мм — Ток 10А Особенности серии CZ-7 — Пластиковый корпус — Высокая механическая прочность — Переключающий контакт — Исполнение (IP40) — Легкое подключение проводов Дополнительно —рычаг с поворотным роликом нажимной Рабочая температура — -10…+80 °C Класс защиты — IP40 Масса — 60 г Сопр изоляции — 100 МОм (500 В AC) Скорость срабатывания — 0.05…50 см/сек Частота срабатывания механическая: 120 переключений/мин, электрическая: 30 переключений/мин Контактная группа — Переключающий контакт Сопротивление контактов -10^7 циклов, электрическая: >10^5 циклов Вибропрочность- Без разрушений: 10…55 Гц ампл. = 1.5 мм, по осям Ударопрочность- механическая: 100g без сбоев: 30g Корпус -Металл с пластиковой крышкой Влажность — ≤95% (без образования конденсата) Особенности и преимущества Концевые выключатели — практичное и недорогое решение для создания систем автоматизации. В списке очевидных достоинств подобных устройств выделяют: -высокую точность срабатывания; -многократные повторы рабочего цикла; -простота монтажа и эксплуатации; -экономия на электричестве; -износостойкость; -герметичность конструкции; -устойчивость к негативным внешним факторам. Сфера применения Концевые выключатели нашли применение не только в быту, но и на промышленных предприятиях. Они позволяют наладить систему автоматизации в следующих отраслях: -технологические и упаковочные линии; -легкая и пищевая...

Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 18 апреля · Россия · Московская обл