Диссертация (1091051), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Коррекция отказаэкспоненциальносказываетсянакачестветехнологическогопроцессаикоэффициенте выхода годных изделий. Локализация и определение причинодного отказа позволяет внести поправки в производстве, исключающиевпоследствии появления однородных отказов, как на всей площади данной ИС,так и в других изделиях. Таким образом, актуальность проведения процедур повыявлению отказов растет вслед за продолжающейся миниатюризацией ИС.Согласно данным ряда аналитических агентств ежегодный рост затрат на анализотказов в мире до 2014 года составил в среднем 8,7%, а прогнозируемый рост до2019 года составит 14,5 % (Рисунок 2.2) [86-93,96-100,134].8,4 млрд.
$5,8 млрд. $3,48 млрд.$2013 год4,1 млрд. $2014 год2015 год2016 годРисунок 2.2 – Рост мировых затрат на анализ отказов ИМС59Процесс анализа отказов начинается, когда в устройстве в ходе тестов нанадежность наблюдаются потери основных свойств согласно критериям отказа.Анализотказовфункциональностивключаетивсебявыявлениевыяснениеразличногопричинродаполнойдеградаций.потериПомереусложнения ИС, возникающие отказы связаны, как правило, уже не с отдельнымидискретными элементами, а со всей системой в целом. Анализ отказов без учетаэтих факторов может привести к ошибочной корректировке.
Для выявленияпричин и механизмов отказов используются оптические, электрические и физикохимические методы анализа. Перед началом анализа целесообразно получитьподробную информацию о деталях отказа – обстоятельствах и признаках. Деталиотказавключаютвсебяразличногородаисследованияэлектрическиххарактеристик, а так же другие обстоятельства, приведшие к сбою устройства(такие как условия эксплуатации, стрессогенные условия, некорректный монтаж иналичие человеческого фактора).
Все эти обстоятельства могут указать напотенциальную причину и механизм отказа, и позволят подобрать необходимыеметодики анализа. Недостаток информации об обстоятельствах и признакахотказа может привести к выбору несоответствующих методик анализа и какследствие к излишним расходам ресурсов и времени.2.1.2 Виды и причины отказов ИСУсловно, дефекты в зависимости от размеров и возможности обнаруженияих в производственных условиях, можно подразделить на грубые, илимакроскопические, и мелкие или микроскопические, которые часто еще называютслучайными.Конструктивныеэлементы,полупроводниковыеиготовыеструктуры, содержащие грубые дефекты, в результате межоперационного ивыходногоконтроляудаляютсяизпартииготовыхприборовкактехнологический брак. При этом степень выхода годных ИМС определяетсяотлаженностью и стабильностью технологическогочувствительностьюконтрольногооборудования.процесса, а так жеПодчувствительностьюконтрольного оборудования понимается его способность либо непосредственно60наблюдать грубые дефекты, либо давать возможность объективно судить об ихналичии или отсутствии по косвенным признакам, связанным с электрофизическимипараметрами конструктивных элементов, полупроводниковых структур иготовых ИМС.В связи с растущими темпами миниатюризации и плотности компоновкиэлементной базы на кристалле для повышения выхода годных ИС в анализеотказов все активнее применяются статистические методы и методы анализа намикроэлектронном уровне.
К статистическим методам относят:1.Функцияраспределениявероятностибезотказнойработы.Представляет собой долю компонентов ИС (устройств, блоков, элементов)выполняющих свою функцию в нормальных условиях после функционирования втечение определенного периода .(где,(2.2)– функция распределения вероятности безотказной работы,протестированных компонентов,2.)– число– число отказов в промежуток времени .Функция распределения вероятности отказа в работе. Данная функциятак же известна как совокупная функция распределения отказов (CumulativeFailure Distribution Function),где(2.3)– функция распределения вероятности отказа,протестированных компонентов,– число– число отказов в промежуток времени .является монотонно убывающей функцией, в то время какявляется монотонно возрастающей функцией (Рисунок 2.3).R(t)1.0F(t)0.50t1t2t3tnРисунок 2.3 – Зависимость R(t) и F(t) [86,89,90,94]613.Функция плотности вероятности.
Вероятность отказа какой-либочасти устройства или компонента после определенного периода времени.(1.4)Схематичное распределение,имеет вид (Рисунок 2.4):,f(t)f(t)F(t)R(t)tnРисунок 2.4 – Схематичное распределение4.,t,[86,89,90,94]Функция интенсивности отказов (hazard function):(2.5)Видынеисправностейподразделяютсянаэлектрофизическихразрывполупроводниковыхцепи,характеристиккороткоеИС.изделий,замыканиеПричиныкакиправило,деградациювозникновенияотказовподобного рода разнообразны (Таблица 2.2) [95,98].К основным причинам отказов ИС предложено отнести:1.Разрушение металлизации из-за электромиграции (Рисунок 2.5);2.Скрытые дефекты структур;3.Коррозия и окисление металлизации (Рисунок 2.6);4.Дефекты межслойных соединений;5.Зарядовые явления в оксиде кремния;6.Пробои тонкого оксида (Рисунок 2.6);7.Диффузия загрязняющих примесей в диэлектрике.62а)б)Рисунок 2.5 – Примеры дефектов:а) – обрыв цепи связанный с образование полости в Al металлизации;б) – образование микро пробоя в затворе [98]а)б)Рисунок 2.6 – Примеры дефектов:а) – пробой; б) – коррозия [98]Анализ отказов ИМС на микроэлектронном уровне служит для определенияфизическойсущностиотказа.Данныйвиданализанеобходимдляфундаментального понимания отказа на атомном и молекулярном уровнях.В связи с уменьшением топологических норм и внедрением новыхтехнологий в производство, размеры дефектов также стремительно уменьшаются, ав связи с высокой плотностью компоновки элементной базы существеннозатрудняется поиск точки отказа.63Таблица 2.2 – Виды и причины отказов ИСОбласть возникновения отказаПричины отказадефект кристаллическойрешетки;примеси;расцентровкафоторезисторной маски;Подложкадиффузионный переход;изоляция;подложка;Оксидныепленкиподзатворный оксид;защитная оксиднаяпленка;микро пробой;деградация подзатворногооксида;межслойныесоединения;механические повреждения;низкая адгезионнаяпрочность;некорректная толщина;коррозия;электромиграция;МеталлизацияПассивациязащитная поверхностнаяпленка;межслойная изоляция;Креплениякристаллакорпусное соединение;Проволочныевыводыпроволочный вывод;область контакта;Корпус ИСматериал;газ-наполнитель;микро пробой;трещина;перепад толщин;загрязнение;трещины;разрыв соединения;девиация;смещение контакта;повреждение;замыкание;разрыв;пустоты;конденсат;отслоение;загрязнение;плохая герметичность;примесный газ-наполнитель;перепады напряжения;статическое электричество;сверхток; перенапряжение;Ножкиввода/выводаВид отказаснижение напряженияпробоя;короткое замыкание;увеличение токовутечки;снижение напряженияпробоя;короткое замыкание,увеличение токовутечки;смещение пороговогонапряжения;разрыв цепи;короткое замыкание;повышениесопротивления;снижение напряженияпробоя;короткое замыкание;увеличение токовутечки;смещение пороговогонапряжения;снижениепомехоустойчивости;неустойчивый режимработы;неустойчивый режимработы;короткое замыкание;рост сопротивления;разрыв цепи;короткое замыкание;увеличение токовутечки;разрыв цепи;короткое замыкание;увеличение токовутечки;разрыв цепи;2.1.3 Методики анализа отказов ИСВнастоящеевремякомпании,лидерывобластипроизводствамикрочипов, разрабатывают все новые и новые методики анализа отказов.
Для64ихреализациилабораториианализаотказовоснащаютсясамымисовременными образцами аналитического оборудования, позволяющего закороткое время выявить механизм отказа, что позволит внести коррективы впараметры технологических процессов на этапе производства.Повопросам,связаннымсвыявлениемотказовсовременныхмикрочипов, ежегодно проводятся различные тематические конференции, накоторыхспециалистыпредставляютразработанныеимисовременныеметодики выявления механизмов отказов. В свою очередь компании,занимающиеся производством уникального аналитического оборудования,представляютнаподобныхконференцияхоборудование,способноереализовать предложенные методики. Необходимо отметить, что существенноевлияние на важнейшие параметры изделий микроэлектроники оказываютпроцессы, происходящие на атомном и молекулярном уровнях, в микрослоях,микрообъектах и особенно на поверхности твердых тел.Внедрение новых технологий и уменьшение топологических норм привелок росту числа отказов связанных, в первую очередь, с глубинными физическимипроцессами на атомарных уровнях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
