超詳細(xì)！輕松看懂半導(dǎo)體二極管的NG原因

二極管是用半導(dǎo)體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件，是世界上第一種半導(dǎo)體器件。廣泛應(yīng)用于電視機(jī)、收錄機(jī)等家用電器以及各種電子儀器設(shè)備中。

引言

某二極管整機(jī)調(diào)試過(guò)程中失效，現(xiàn)分析二極管的失效原因。

測(cè)試分析

1 外觀分析

為確認(rèn)NG二極管外觀是否存在異常，對(duì)NG二極管進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)NG二極管表面存在大量三防漆殘留，封裝殼體結(jié)構(gòu)完整，未發(fā)現(xiàn)明顯燒毀、裂紋等異常。

2 失效現(xiàn)象確認(rèn)

對(duì)二極管進(jìn)行半導(dǎo)體特性測(cè)試。檢測(cè)結(jié)果顯示：NG1、NG2二極管正向提前開啟，反向表現(xiàn)為異常開啟，為漏電特性，如圖：

3 無(wú)損透視檢查

對(duì)NG二極管及OK二極管進(jìn)行無(wú)損透視對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)NG二極管與OK二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，未見(jiàn)明顯封裝缺陷。

4 開封觀察

用化學(xué)方法去除封裝樹脂，開封結(jié)果顯示：NG二極管晶元結(jié)構(gòu)完整，晶元表面未發(fā)現(xiàn)明顯異常，（NG2二極管是在定位后進(jìn)行SEM觀察，鍵合在定位后脫落）如圖3、4。

5 失效點(diǎn)定位

由于失效二極管正反向均表現(xiàn)為異常開啟現(xiàn)象，利用OBIRCH定位技術(shù)對(duì)NG二極管晶元進(jìn)行失效點(diǎn)定位。

NG1二極管內(nèi)部存在異常亮點(diǎn)，亮點(diǎn)位置在鍵合區(qū)周圍。NG2二極管鍵合區(qū)周圍同樣存在異常亮點(diǎn)，呈發(fā)散狀，如圖5、6。

6 FIB微區(qū)形貌分析

對(duì)NG1、NG2二極管晶元阻抗異常位置進(jìn)行FIB定位剖切，并對(duì)晶元內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察分析。

FIB剖切結(jié)果表明：按圖7剖切方向1進(jìn)行剖切未能發(fā)現(xiàn)裂紋；按圖9剖切方向2進(jìn)行剖切發(fā)現(xiàn)晶元內(nèi)部存在裂紋，且裂紋位置未發(fā)現(xiàn)有燒毀熔融的現(xiàn)象，說(shuō)明晶元內(nèi)部裂紋不是因?yàn)榫г獰龤?dǎo)致的，而是晶元本身存在的缺陷。

7 分析及總結(jié)

NG二極管表現(xiàn)為功能異常， 體現(xiàn)在半導(dǎo)體特性改變。經(jīng)過(guò)OBIRCH定位結(jié)果表明，失效二極管內(nèi)部存在異常亮點(diǎn)，且異常區(qū)域均位于鍵合區(qū)周圍。利用FIB對(duì)阻抗異常區(qū)域進(jìn)行縱向剖面切割，切割后的截面并未發(fā)現(xiàn)任何可見(jiàn)的明顯損傷，說(shuō)明內(nèi)部異常亮點(diǎn)不是晶元內(nèi)部出現(xiàn)燒毀導(dǎo)致的。對(duì)異常亮點(diǎn)位置進(jìn)行橫向切割后，發(fā)現(xiàn)晶元內(nèi)部存在明顯裂紋，說(shuō)明晶元內(nèi)部出現(xiàn)異常亮點(diǎn)是由于晶元內(nèi)部存在裂紋導(dǎo)致的。

結(jié)合OBIRCH定位結(jié)果及橫向切割后形貌，發(fā)現(xiàn)晶元內(nèi)部裂紋主要存在于芯片綁定區(qū)周圍，懷疑晶元內(nèi)部裂紋是由于綁定工藝控制不當(dāng)所致。在外界電氣環(huán)境的作用下，晶元受激發(fā)半導(dǎo)體特性改變。

由以上分析結(jié)果可見(jiàn)，器件本身存在微缺陷，可靠性差，易受外界環(huán)境影響。

結(jié)論

二極管失效表現(xiàn)為晶元半導(dǎo)體特性發(fā)生改變，直接原因?yàn)榫г獌?nèi)部存在裂紋。

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