抗辐射晶体管3DK9DRH的贮存失效分析
加入技术交流群
2晶体管3DK9DRH的失效分析
晶体管3DK9DRH的主要工艺流程是：经过切片、研磨和抛光等过程后，制备成厚度大约为300～500μm的圆形硅片作为器件的衬底，随后进行外延生长、氧化、光刻、扩散、蒸发、压焊和多次硅片清洗，表面钝化、最后进行成品封装。在本文中，晶体管3DK9DRH是1995年生产的，装机后一直处于存储状态，每隔一个时期通一次电，最近通电发现晶体管失效，失效现象为集电极c和发射极e间的耐压降低，饱和电压与指标不符。
将失效样品标号为10#，同时取同期生产的、不同期生产的6只同型号产品作为对比件，其中1995年生产的抗辐射产品标号为1#，2#，3#，2003年生产的抗辐照产品标号为7#，8#，9#。
首先对失效样品和6只对比件进行电性能测试。10#的Vces>1．024 V，hfe=9．4，BVcbo=91．1 V，BVceo=55．1 V，从数据可以看出10#样品的饱和压降严重超标，并且放大倍数、c-b结耐压、c-e结耐压都超标。1#～3#样品的e—e，c—b同样结耐压超标，3#样品Iceo=8．86 μA，明显看出c—e漏电流超标。7#～9#样品的c-b结耐压超标，7#～8#样品的c—e结耐压不合格；9#样品的c—e结耐压合格。
对1#～3#和10#样品进行了检漏检测，结果为3#粗检漏、细检漏都不合格，2#细检漏不合格，1#和10#样品粗检漏、细检漏都合格，需进行下一步检查。接着对1#和10#样品进内部水汽检测，结果10#样品内部水汽含量为3．65％，1#样品内部水汽含量为1．02％，一般要求水汽小于0．5％，因此两者都不合格，10#更为严重。开封检查发现，10#失效件内部芯片表面有白毛。加工时尾丝长达160mm，而合格标准为120 mm。其余2#件尾丝为170 mm、3#件尾丝为160 mm，只有1#件镜检合格。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/189580.htm
对10#样品(失效件)进行扫描电镜内部成分分析，如图2所示：取A，B，C，D四点进行能谱成分分析，结果如图3所示。从图中看出失效件中存在钾、钛、氧、铁、钠、硅、金、硫等元素，而硫元素含量极高。
将失效分析过程汇总后，得到表2所示的结果。
通过上述分析可知，在电性能测试中：产品的耐压BVcbo和BVceo基本上都达不到产品的指标，失效器件的电性能不合格属于功能失效。内部水汽检测说明该产品在生产封装时没有进行内部水汽控制。
而芯片表面长白毛一方面是因为内部水汽含量过高，另一方面根据对10#样品进行的扫描电镜内部成份分析得到的数据分析，发现各采样点硫元素的含量很高，产品内部存在硫等物质，导致产生氧化腐蚀反应。这表明该失效件在生产时的工艺存在问题，导致硫元素残存量过高。
因此，分析认为此次晶体管3DK9DRH的生产工艺存在问题，器件硫元素含量过高，再加之元器件内部水汽未加以控制，在相当一段贮存时间后，晶体管内部发生氧化腐蚀反应，致使该元件产生功能失效。
建议以后如果再发现同批次生产的3DK9DRH晶体也存在类似情况，有可能是生产工艺时存在问题，生产厂家有必要进行工艺检查。
3 结语
本文结合外部检查、电性能测试、检漏、内部水汽检测、开封检查、内部成份分析等失效分析项目，完成了对晶体管3DK9DRH进行的一种贮存失效分析。该失效样品在产生工艺过程中存在问题，未对水汽加以控制，导致内部水汽超标，加之晶体管工艺制造中引入了硫元素，内部硫元素含量很高，在贮存期间器件发生内部氧化腐蚀反应，导致芯片表面长白毛。对此本文建议生产厂家进行必要的工艺检查，同时对内部水汽加以控制，要及时剔除有缺陷的产品，减少系统试验和运行工作时的故障，提高系统、设备的可靠性，避免不合格的贮存器件使用时造成灾难性的后果。
评论