સામાન્ય રીતે કહીએ તો, સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોના વિકાસ, ઉત્પાદન અને ઉપયોગમાં થોડી નિષ્ફળતા ટાળવી મુશ્કેલ છે. ઉત્પાદન ગુણવત્તા આવશ્યકતાઓમાં સતત સુધારા સાથે, નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બની રહ્યું છે. ચોક્કસ નિષ્ફળતા ચિપ્સનું વિશ્લેષણ કરીને, તે સર્કિટ ડિઝાઇનર્સને ઉપકરણ ડિઝાઇનની ખામીઓ, પ્રક્રિયા પરિમાણોની અસંગતતા, પેરિફેરલ સર્કિટની ગેરવાજબી ડિઝાઇન અથવા સમસ્યાને કારણે ખોટી કામગીરી શોધવામાં મદદ કરી શકે છે. સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોના નિષ્ફળતા વિશ્લેષણની આવશ્યકતા મુખ્યત્વે નીચેના પાસાઓમાં પ્રગટ થાય છે:
(1) ઉપકરણ ચિપની નિષ્ફળતા પદ્ધતિ નક્કી કરવા માટે નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ એ એક જરૂરી માધ્યમ છે;
(2) નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ અસરકારક ખામી નિદાન માટે જરૂરી આધાર અને માહિતી પૂરી પાડે છે;
(૩) નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ ડિઝાઇન ઇજનેરોને ચિપ ડિઝાઇનને સતત સુધારવા અથવા સુધારવા અને ડિઝાઇન સ્પષ્ટીકરણ અનુસાર તેને વધુ વાજબી બનાવવા માટે જરૂરી પ્રતિસાદ માહિતી પ્રદાન કરે છે;
(૪) નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ ઉત્પાદન પરીક્ષણ માટે જરૂરી પૂરક પૂરું પાડી શકે છે અને ચકાસણી પરીક્ષણ પ્રક્રિયાના ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે જરૂરી માહિતીનો આધાર પૂરો પાડી શકે છે.
સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ્સ, ઑડિઓન્સ અથવા ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સના નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ માટે, પહેલા વિદ્યુત પરિમાણોનું પરીક્ષણ કરવું જોઈએ, અને ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ દેખાવ નિરીક્ષણ પછી, પેકેજિંગ દૂર કરવું જોઈએ. ચિપ કાર્યની અખંડિતતા જાળવી રાખતી વખતે, આંતરિક અને બાહ્ય લીડ્સ, બોન્ડિંગ પોઈન્ટ્સ અને ચિપની સપાટી શક્ય તેટલી દૂર રાખવી જોઈએ, જેથી વિશ્લેષણના આગલા પગલા માટે તૈયારી કરી શકાય.
આ વિશ્લેષણ કરવા માટે સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી અને ઊર્જા સ્પેક્ટ્રમનો ઉપયોગ કરવો: માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજીનું અવલોકન, નિષ્ફળતા બિંદુ શોધ, ખામી બિંદુ અવલોકન અને સ્થાન, ઉપકરણના માઇક્રોસ્કોપિક ભૂમિતિ કદ અને ખરબચડી સપાટી સંભવિત વિતરણનું સચોટ માપન અને ડિજિટલ ગેટ સર્કિટ (વોલ્ટેજ કોન્ટ્રાસ્ટ ઇમેજ પદ્ધતિ સાથે) ના લોજિક જજમેન્ટનો સમાવેશ થાય છે; આ વિશ્લેષણ કરવા માટે ઊર્જા સ્પેક્ટ્રોમીટર અથવા સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરો: માઇક્રોસ્કોપિક તત્વ રચના વિશ્લેષણ, સામગ્રી માળખું અથવા પ્રદૂષક વિશ્લેષણ.
01. સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોની સપાટીની ખામીઓ અને બળી જવું
આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોની સપાટી ખામી અને બર્ન-આઉટ બંને સામાન્ય નિષ્ફળતા સ્થિતિઓ છે, જે સંકલિત સર્કિટના શુદ્ધ સ્તરની ખામી છે.
આકૃતિ 2 સંકલિત સર્કિટના મેટલાઇઝ્ડ સ્તરની સપાટી ખામી દર્શાવે છે.
આકૃતિ 3 ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટના બે મેટલ સ્ટ્રીપ્સ વચ્ચેના બ્રેકડાઉન ચેનલને દર્શાવે છે.
આકૃતિ 4 માઇક્રોવેવ ડિવાઇસમાં એર બ્રિજ પર મેટલ સ્ટ્રીપનું પતન અને સ્ક્યુ ડિફોર્મેશન દર્શાવે છે.
આકૃતિ 5 માઇક્રોવેવ ટ્યુબના ગ્રીડ બર્નઆઉટને દર્શાવે છે.
આકૃતિ 6 માં સંકલિત ઇલેક્ટ્રિકલ મેટલાઇઝ્ડ વાયરને થયેલ યાંત્રિક નુકસાન દર્શાવવામાં આવ્યું છે.
આકૃતિ 7 મેસા ડાયોડ ચિપ ઓપનિંગ અને ખામી દર્શાવે છે.
આકૃતિ 8 સંકલિત સર્કિટના ઇનપુટ પર રક્ષણાત્મક ડાયોડનું ભંગાણ દર્શાવે છે.
આકૃતિ 9 દર્શાવે છે કે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ચિપની સપાટી યાંત્રિક અસરથી નુકસાન પામે છે.
આકૃતિ 10 ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ચિપના આંશિક બર્નઆઉટને દર્શાવે છે.
આકૃતિ ૧૧ બતાવે છે કે ડાયોડ ચિપ તૂટી ગઈ હતી અને ગંભીર રીતે બળી ગઈ હતી, અને ભંગાણ બિંદુઓ ગલન સ્થિતિમાં ફેરવાઈ ગઈ હતી.
આકૃતિ ૧૨ ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ માઇક્રોવેવ પાવર ટ્યુબ ચિપ બળી ગયેલી બતાવે છે, અને બળી ગયેલી જગ્યા પીગળેલી સ્પટરિંગ સ્થિતિ દર્શાવે છે.
02. ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બ્રેકડાઉન
સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોનું ઉત્પાદન, પેકેજિંગ, પરિવહનથી લઈને સર્કિટ બોર્ડ પર દાખલ કરવા, વેલ્ડીંગ, મશીન એસેમ્બલી અને અન્ય પ્રક્રિયાઓ માટે ઉપયોગ સ્ટેટિક વીજળીના જોખમ હેઠળ છે. આ પ્રક્રિયામાં, વારંવાર હલનચલન અને બહારની દુનિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતી સ્ટેટિક વીજળીના સરળતાથી સંપર્કને કારણે પરિવહનને નુકસાન થાય છે. તેથી, નુકસાન ઘટાડવા માટે ટ્રાન્સમિશન અને પરિવહન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક સુરક્ષા પર ખાસ ધ્યાન આપવું જોઈએ.
યુનિપોલર MOS ટ્યુબ અને MOS ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ધરાવતા સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસમાં, તે સ્ટેટિક વીજળી પ્રત્યે ખાસ કરીને સંવેદનશીલ હોય છે, ખાસ કરીને MOS ટ્યુબ, કારણ કે તેનો પોતાનો ઇનપુટ પ્રતિકાર ખૂબ જ ઊંચો હોય છે, અને ગેટ-સોર્સ ઇલેક્ટ્રોડ કેપેસીટન્સ ખૂબ જ નાનો હોય છે, તેથી બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર અથવા ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન અને ચાર્જથી પ્રભાવિત થવું ખૂબ જ સરળ છે, અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક જનરેશનને કારણે, સમયસર ચાર્જ ડિસ્ચાર્જ કરવું મુશ્કેલ છે, તેથી, ઉપકરણના તાત્કાલિક ભંગાણ માટે સ્ટેટિક વીજળીના સંચયનું કારણ બનવું સરળ છે. ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બ્રેકડાઉનનું સ્વરૂપ મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્જીનિયસ બ્રેકડાઉન છે, એટલે કે, ગ્રીડનો પાતળો ઓક્સાઇડ સ્તર તૂટી જાય છે, જે પિનહોલ બનાવે છે, જે ગ્રીડ અને સ્ત્રોત વચ્ચે અથવા ગ્રીડ અને ડ્રેઇન વચ્ચેના અંતરને ટૂંકાવે છે.
અને MOS ટ્યુબ MOS ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટની તુલનામાં એન્ટિસ્ટેટિક બ્રેકડાઉન ક્ષમતા પ્રમાણમાં થોડી સારી છે, કારણ કે MOS ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટનું ઇનપુટ ટર્મિનલ રક્ષણાત્મક ડાયોડથી સજ્જ છે. એકવાર મોટાભાગના રક્ષણાત્મક ડાયોડમાં મોટો ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક વોલ્ટેજ અથવા સર્જ વોલ્ટેજ આવે તો તેને જમીન પર સ્વિચ કરી શકાય છે, પરંતુ જો વોલ્ટેજ ખૂબ વધારે હોય અથવા તાત્કાલિક એમ્પ્લીફિકેશન કરંટ ખૂબ મોટો હોય, તો ક્યારેક રક્ષણાત્મક ડાયોડ પોતે જ બંધ થઈ જાય છે, જેમ કે આકૃતિ 8 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.
આકૃતિ ૧૩ માં બતાવેલ અનેક ચિત્રો MOS ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટની ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બ્રેકડાઉન ટોપોગ્રાફી છે. બ્રેકડાઉન પોઇન્ટ નાનો અને ઊંડો છે, જે પીગળેલા સ્પટરિંગ સ્ટેટ રજૂ કરે છે.
આકૃતિ ૧૪ કમ્પ્યુટર હાર્ડ ડિસ્કના ચુંબકીય માથાના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ભંગાણનો દેખાવ દર્શાવે છે.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-૦૮-૨૦૨૩
