半导体器件在潮湿环境中的可靠性试验

研究湿度对半导体器件可靠性的影响主要目的有二个：强调湿度作为环境应力因素在失效过程所起的作用，以及模拟可靠性与湿度的相互关系，故而对两种塑料封装的半导体器件（光电子电路和集成电路）进行了一系列试验，以便从某一湿度和温度中测得的可靠性数据与从同一温度而湿度较低时测得的可靠性数据相比较，当进行特殊失效机理分析时，环境应力因素湿度的作用就显而易见了，试验数据也证实了原始模型；广义的阿列尼厄斯关系式。该模     

MEMS加速度计可靠性评价技术

MEMS加速度计是动作识别设备、姿态控制设备等电子设备的核心器件,其功能失效会严重影响设备的可靠性。而目前国内外还没有MEMS器件的可靠性实验标准,这在一定程度上制约了MEMS加速度计的应用与发展。针对该现状,深入研究了MEMS加速度计敏感部件的失效模式及失效机理,得到了典型环境应力与器件失效的关系,分析了加载环境应力可能导致器件失效的环境实验,并选取了相应的MEMS加速度计产品进行了可靠性实验验证,得出了MEMS加速度计可靠性评价的初步试行方案。     

影响集成电路可靠性的工艺因素及改进措施

引言为了提高集成电路的可靠性,需要找到引起集成电路失效的物理机构,提出器件设计和制作工艺的改进措施,以利于提高器件的可靠性。为此,有许多制造厂家和使用单位都建立了专门的可靠性研究机构。协调制造厂和使用之者间的可靠性工作,并以合同方式确定经常的交换产品可靠性资料。在这里笔者不打算介绍国外可靠性的研究情况,仅就已研究过的集成电路失效模型、机理及改进方法作一些简要介绍。     

可靠性问题讲座——第七讲 设计与工艺中的可靠性考虑(上)

半导体器件可靠性的提高取决于以下因素:合理的设计方案、先进的工艺措施、严格的质量控制、适当的筛选程序、及时的失效分析及反馈等。这一讲我们讨论通过设计及工艺措施改进器件的可靠性,包括失效分析中提出的纠正措施在设计与工艺中的实施。重点涉及双极集成电路;因平面晶体管及MOS电路与其基本工艺是相同的。一、设计中的可靠性考虑 1.结构设计(包括引线的材料及方案选择、芯片到管壳的组装方法、管壳种类等) 当有缺陷的芯片已被剔除后,结构特性对器件在电应力和环境应力下的性能起着决定作用。结构设计需要考虑电学、热学及机械性能是否满足高可靠性的要求,对于小功率管和一般集成电路,功率在毫瓦范围,结温由适当的管壳散热来控制,在设计中只需要计算电参数要求,结构根据可靠性的要求适当选择即可。对于大功率器件,功率在数     

接口混合集成电路长期工作寿命预计及验证

寿命试验常被用来评估集成电路等半导体器件的可靠性,为了节约试验时间,常采用加速寿命试验方法去评估集成电路产品的工作寿命。采用基于可靠性手册中器件失效率历史数据和基于失效物理模型两种方法对接口混合集成电路的长期工作寿命进行了预计及验证。首先,通过接口混合集成电路产品多批次寿命可靠性试验的历史数据计算出了电路工作寿命;然后,基于可靠性手册中器件失效率的历史数据、模型及其使用特性要素计算出产品的工作寿命。结果表明,两者较为接近;从而证明该类混合集成电路在加速寿命试验数据不够的情况下,采用基于可靠性手册中器件失效率数据对其进行寿命预测是可行的,为接口混合集成电路长期工作寿命评估提供了一定的参考。     

50例微波器件失效分析结果汇总与分析

对约50例微波器件失效分析结果进行了汇总和分析,阐述了微波器件在使用中失效的主要原因、分类及其分布。汇总情况表明,由于器件本身质量和可靠性导致的失效约占80%,其余20%是使用不当造成的。在器件本身的质量和可靠性问题方面,具体失效机理有引线键合不良、芯片缺陷(包括沾污、裂片、工艺结构缺陷等)、芯片粘结、管壳缺陷、胶使用不当等;在使用不当方面,主要是静电放电(ESD)损伤和过电损伤(EOS),EOS损伤中包括输出端失配、加电顺序等操作不当引入的过电应力等。     

寿命试验可靠性数据

一个器件可靠性的定义是:在设计规定条件下,在规定的时间内,完成其功能的概率。如今对集成电路的可靠性水平要求高,使得在使用应力条件下测定器件的可靠性,花费时间长且费用高,因而实际上难以实现。 能够解决这些矛盾关系的实用方法是采用加速寿命试验,也就是让器件所工作的应力水平,比它们在典型应用中正常经历到的高。 寿命试验一般是在提高温度和最大推荐的工作电压下进行的,目的是加速那些涉及到温度和电应力条件的,与时间有关的失效机理,寿命试验是预测器实际现场应用失效率的主要方法。     

基于ANSYS的IGBT模块的失效模式

功率循环(PC)试验和温度循环(TC)试验是对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块进行可靠性考核的两个基本试验,可以有效暴露出器件封装所存在的问题。基于ANSYS有限元分析软件,分别研究了IGBT模块在功率循环和温度循环两种不同的试验情况下的温度分布与应力、应变分布的情况。研究表明在这两种情况下IGBT模块的失效模式是不同的。功率循环条件下器件的温差较小,但温度、应力往往集中分布在引线键合点及其下方,一般失效会发生在引线键合点处。而温度循环下温度分布均匀,但高低温温差较大,更能考察器件在严酷的环境条件下的可靠性,由于每层结构的边缘位置处剪切应力较大,失效常常由每层结构的边缘部位开始,一般会发生芯片和陶瓷基板的断裂和焊料层疲劳等失效现象。     

集成电路可靠性评价技术

对工艺过程进行评估的目的在于找出存在可靠性缺陷的地方,它是针对技术磨损的机理,通过对专门设计的测试结构进行封装级或圆片级可靠性测试,获取器件的可靠性模型参数和可靠性信息.超大规模集成电路主要的三个的失效机理分别是热载流子注入效应、金属化电迁移效应和氧化层的TDDB击穿.本文对这三种失效机理分别进行了介绍,对各自对应的可靠性模型进行了说明,强调了可靠性评价的重要性,给出了可靠性评价在工艺中的应用流程图.     

Y波导器件环境应力筛选方法及失效分析

从环境应力筛选的概念出发,介绍了环境应力筛选的目的、 方法和筛选效果的评估.以某研制的器件为例,通过对器件故障模式及失效机理等进行分析,证实了环境应力筛选试验是保证电子产品可靠性实现的重要环节.     

集成电路封装用绝缘胶漏电失效分析

在电子元器件封装领域中,塑封器件正逐步替代气密性封装器件。目前工业级塑封器件已不能满足器件的高可靠性要求,工业级塑封器件在严酷的环境应力试验中经常出现失效。研究了工业级塑封器件在可靠性筛选试验中出现失效的问题,通过X射线观察和芯片切面分析等方法,查明了造成器件失效的原因,并提出了优化改进措施。     

一种有效的带封装进行缺陷定位的技术研究

提出了一种基于塑料封装器件进行缺陷定位的分析方案,并且以T0-247封装的功率器件为例详细阐述了带封装进行缺陷定位的过程与方法。通过精密研磨、抛光、激光等先进制样手段减薄塑封料,并用显微红外热成像技术实现器件缺陷定位,从而确定器件的失效模式与失效机理。实验证明该方法切实有效,这种失效分析方法对优化封装流程以及提升良率和可靠性都有重要的参考意义。     

用DTPDO研究超薄栅氧化层的诱生缺陷

应用直接隧道比例差分(DTPDO)谱技术研究了深亚微米MOS器件超薄栅氧化层的应力诱生缺陷。实验结果发现超薄栅氧化层直接隧道栅电流的比例差分谱存在明显的三个谱峰。这意味着在超薄栅氧化层退化的过程中有三种氧化层高场诱生缺陷共存。研究结果表明,三种缺陷的饱和缺陷密度均随着应力电压和应力温度的增加而增加。三种缺陷的特征产生时间常数与器件的实验温度、所加的应力电压和氧化层的失效时间相关。     

微波器件的可靠性及失效分析

微波器件的可靠性直接影响整机系统的可靠性,失效分析工作可以显著提高微波器件的质量与可靠性,从而提高整机系统的质量与可靠性。同时,失效分析工作会带来很高的经济效益,对元器件的生产方和使用方都具有重要意义。微波器件失效的主要原因有两个方面:固有缺陷和使用不当,固有缺陷由生产方引起,使用不当主要由用户引起。微波器件可以分为微波分立器件、微波单片电路以及微波组件三大类,文章分别对三类微波器件的主要失效模式和失效机理做了较为全面的分析和概括。     

厚膜DC/DC电源VDMOS器件失效机理及研究现状

整机小型化的发展对厚膜微组装DC/DC电源提出了更高的可靠性要求,VDMOS器件作为DC/DC电源的开关器件,其性能退化失效将直接影响电源效率、温升指标和技术性能。介绍了厚膜微组装DC/DC电源VDMOS器件芯片级、封装级两个层面的失效机理,以及针对这些失效机理的寿命评估方法和研究现状,并根据VDMOS器件在DC/DC电源中的应用,提出两种温度应力下的寿命评估方法。     

用加速试验评估器件长期贮存寿命的研究

电子元器件长期贮存条件下,主要受到温度、湿度、盐雾气氛等环境应力影响而失效.而将这些影响因素扩大来快速评价器件的长期贮存可靠性是目前器件可靠性研究的重点之一.本文给出了几种常用的加速应力模型及其适用条件.     

PBGA封装的耐湿热可靠性试验研究

塑封电子器件作为一种微电子封装结构形式得到了广泛的应用,因此湿热环境下塑封电子器件的界面可靠性也越来越受到人们的关注.为了研究塑封器件及其所用材料在高湿和炎热(典型的热带环境)条件下的可靠性,采用耐湿温度循环的试验方法,以塑封球栅平面阵列封装(PBGA)器件为例进行测试.试验结果表明,芯片是最容易产生裂纹的地方,试验后期器件产生的裂纹主要出现在芯片和DA材料界面处及芯片、DA材料和EMC材料三种材料的交界处.空洞缺陷是使界面层间开裂的主要原因,在高温产生的蒸汽压力和热机械应力的作用下,界面上的微孔洞扩张并结合起来,导致器件最后失效.     

GaAs微波单片集成电路的主要失效模式及机理

从可靠性物理角角度，深入分析了引起砷化镓微波单片机集成电路（GaAs MMIC)退化或失效的主要失效模式及其失效机理，明确了GaAs MMIC的可靠性问题主要表现为有源器件、无源器件和环境因素等引入损伤退化，主要的失效部位是MMIC的有源器件。     

GaAs MESFET可靠性及快速评价新方法的研究

提出了一种快速评价GaAsFET可靠性寿命的新方法.利用GaAsFET失效敏感参数的温度特性和在一定电应力下的退化特性,及温度斜坡法在线快速提取器件失效敏感参数的退化量与温度的关系,从而进一步求出器件的失效激活能等相关的可靠性物理参数.     

堆叠结构BGA焊接可靠性评价方法

设计了基于实时监测菊花链拓扑结构动态电阻的叠层球栅阵列封装(BGA)焊接可靠性评价方法,使用该方法研究叠层器件BGA焊接互连结构的环境可靠性.以基于硅通孔(TSV)技术的BGA互连的硅基双层器件为例,首先通过有限元仿真确定叠层器件各层焊点在-55～125℃条件下的应变和应力,并根据应变和应力将每一叠层焊点划分为敏感焊点和可靠焊点;然后将敏感焊点通过器件键合焊盘、键合丝、TSV、垂直过孔、可靠焊点和PCB布线相连接形成菊花链.由于敏感焊点是菊花链的薄弱环节,可以通过监测菊花链电阻变化来研究叠层器件的环境可靠性,并以此为基础设计了堆叠结构BGA产品焊接可靠性试验系统.该方法简单高效,能快速解决常规失效分析方法无法检测的BGA虚焊接、微小缺陷等问题.