半导体BOB半岛综合器件可靠性与失效分析

　　BOB半岛综合完成某一电子、电气和机电功能，并由一个或几个部分构成而且一般不能被分解或不会破坏的某个装置。

　　GJB4027-2000《军用电子元器件破坏性物理分析方法》中的定义：在电子线路或电子设备中执行电气、电子、电磁、机电或光电功能的基本单元，该基本单元可由一个或多个零件组成，通常不破坏是不能将其分解的。

　　元件：在工厂生产加工时不改变分子成分的成品，本身不产生电子，对电压、电流无控制和变换作用。

　　器件：在工厂生产加工时改变了分子结构的成品，本身能产生电子，对电压电流的控制BOB半岛综合、变换(放大、开关、整流BOB半岛综合、检波、振荡和调制等)，也称电子器件。

　　失效模式：开路、机械损伤、接点损坏、短路、绝缘击穿、焊接点老化造成的电阻值漂移量超过容差

　　失效机理：电迁移，热载流子效应，与时间相关的介质击穿(TDDB)，表面氧化层缺陷，绝缘层缺陷，外延层缺陷

　　指借助电子在真空或者气体中与电磁场发生相互作用，将一种形式电磁能量转换为另一种形式电磁能量的器件。具有真空密封管壳和若干电极，管内抽成线帕。有些在抽出管内气体后，再充入所需成分和压强的气体。广泛用于广播BOB半岛综合、通信、电视、雷达、导航、自动控制、电子对抗、计算机终端显示、医学诊断治疗等领域。

　　自20世纪60年代以后，很多真空电子器件已逐步为固态电子器件所取代，但在高频率、大功率领域，真空电子器件仍然具有相当生命力，而电子束管和光电管仍将广泛应用并有所发展。[1] 真空电子器件里面就包含真空断路器，真空断路器具有很多优点，所以在变电站上应用很多。真空断路器已被快易优收录，由于采用了特殊的真空元件，随着近年来制造水平的提高，灭弧室部分的故障明显降低。真空灭弧室无需检修处理，当其损坏时，只能采取更换。真空断路器运行中发生的故障以操作机构部分所占比重较大，其次为一次导电部分，触头导电杆等。

　　特点：充分利用半导体集成电路和膜集成电路各自的优点，达到优势互补的目的；

　　• 一级封装(器件级封装)：将一个或多个IC芯片用适宜的材料封装起来，并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线键合(WB)、载带自动焊(TAB)和倒装焊(FC)连接起来，使之成为有功能的器件或组件，包括单芯片组件SCM和多芯片组件MCM两大类

　　• 二级封装(板极封装)：将一级微电子封装产品和无源元件一同安装到印制板或其他基板上，成为部件或整机。

　　• 三级封装(系统级封装)：将二极封装产品通过选层、互连插座或柔性电路板与母板连接起来，形成三维立体封装，构成完整的整机系统(立体组装技术)

　　热疲劳失效主要是由于电源的闭合和断开引起热应力循环，造成互连焊点变形，最终产生裂纹

　　蠕变----材料在长时间恒温、恒压下，即使应力没有达到屈服强度，也会慢慢产生塑性变形的现象

　　当应力超过某一值时，陶瓷、玻璃和硅等脆性材料易发生脆性断裂。断裂一般发生在有初始裂纹和刻痕的地方，当原有裂纹扩展到器件的有源区时，器件将失效。

　　引子：铜互连替代铝互连，虽然铜的电阻率较低，抗电迁移和应力迁移能力强，但应力迁移诱生空洞，导致电阻增大甚至完全断裂

　　影响因素：应力、应力梯度、互连结构、工作温度、金属介质界面粘附性、互连材料的微观结构

　　强电流经过金属线时，金属离子等会在电流及其他因素相互作用下移动并在线内形成孔隙或裂纹的现象

　　驱动力：电子与离子动量交换和外电场产生的综合力、非平衡态离子浓度产生的扩散力、机械应力BOB半岛综合、热应力

　　• 纠正措施：高温淀积，增加铝颗粒直径，掺铜，降低工作温度，减少阶梯BOB半岛综合，铜互连、平面化工艺

　　由于MOS管存在寄生晶体管效应(CMOS管下面会构成多个晶体管，它们自身可能构成一个电路)，若电路偶然出现使该寄生晶体管开通的条件，则寄生电路会极大影响正常电路的动作，使原MOS电路承受大于正常状态很大的电流，可使电路迅速烧毁。

　　栅极电压Vg小于漏极电压Vd时，栅极绝缘膜下的沟道被夹断，漏极附近电场增高；

　　注入栅极二氧化硅膜中，使其产生陷阱和界面能级，阈值电压增加，氧化层电荷增加或波动不稳，器件性能退化

　　I/E模型：电子穿越氧化膜®产生电子陷阱和空穴陷阱+电子空穴对®空穴隧穿回氧化层，形成电流®空穴易被陷阱俘获®在氧化层中产生电场®缺陷处局部电流不断增加，形成正反馈®陷阱互相重叠并连成一个导电通道时，氧化层被击穿。

　　E模型：热动力学过程，处于热应力和外加电场下的偶极子相互作用破坏了Si-O键而产生击穿。

　　• 金属迁移----从键合焊盘处开始的金属枝晶生长，是一金属离子从阳极区向阴极区迁移的电解过程。