
1、封装失效,当管壳出现裂纹时就会发生封装失效。机械应力、热应力或封装材料与金属之间的热膨胀系数失配可使裂纹形成。当湿度较高或器件接触到焊剂、清洁剂等物质时,这些裂纹就成为潮气入侵管壳的通路。化学反应可使器件劣化,从而导致器件失效。
2、线键合失效,因大电流通过造成的热过应力、因键合不当造成的键合引线上的机械应力、键合引线与芯片之间的界面上的裂纹、硅的电迁移以及过大的键合压力都会造成引线键合失效。
3、芯片粘结失效,芯片与衬底之间接触不当可降低它们之间的导热性。因此,芯片会出现过热,从而导致应力加大和开裂,最终使器件失效。
4、体硅缺陷,有时候,晶体缺陷引起的故障或硅体材料中的杂质和玷污物的存在也会使器件失效。器件生产期间由扩散问题引起的工艺缺陷也会使器件失效。
5、氧化层缺陷静电放电和通过引线扩展的高压瞬变可使薄氧化层即绝缘体击穿,并导致器件失灵。氧化层的裂纹和或划痕以及氧化物中杂质的存在也能使器件失效。
6、铝的金属缺陷。
如果带电体的静电势或存储的静电能量较低,或ESD回路有限流电阻存在,一次ESD脉冲不足以引起器件发生突发性完全失效,但它会在器件内部造成轻微损伤,这种损伤又是积累性的。随着ESD脉冲次数增加,器件的损伤阈值电压逐渐下降,器件的电参数逐渐劣化,这类失效称为潜在性失效。潜在性失效的表现往往是器件的使用寿命缩短,或者一个本来不会使器件损伤的小脉冲却使该器件失效。潜在性失效降低了器件抗静电的能力,降低了器件的使用可靠性。半导体器件潜在性失效主要表现为:(1)栅氧化层损伤
MOS栅氧化层受到ESD的作用,会产生细微损伤,有时会导致栅极泄漏电流少量增加。这种情况的发生可能是由于放电时形成丝状铝硅合金,该合金尚不能跨接整个栅氧化物,使得受损的氧化层击穿电压降低,在使用时就可能由于低能量EOS或者ESD使得已经受损的氧化层击穿,从而使器件失效。栅氧化层的击穿机理,目前认为可分为两个阶段:
第一阶段是建立阶段,或称为磨损阶段。在电应力作用下,氧化层内部及Si-SiO2界面处发生缺陷(陷阱、电荷)的积累,积累的缺陷达到某一程度后,使局部区域的电场(或缺陷数)达到某一临界值,转入下一阶段:
第二阶段是在热、电正反馈作用下,迅速使氧化层击穿的过程。栅氧寿命主要由第一阶段中的建立时间所决定。对电应力下氧化层中及界面处产生的缺陷,一般多认为是电荷引起的,对电荷的性质,主要有二种理论模型:负电荷积累模型和正电荷积累模型(此处不作详细说明)。
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