齊納二極管早期失效的研究.pdf

1、隨著集成電路的大量應(yīng)用和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，產(chǎn)品的早期失效越來(lái)越受到人們的重視。本論文以實(shí)際生產(chǎn)制造中某芯片中齊納二極管早期失效現(xiàn)象為研究對(duì)象，對(duì)該器件的失效模式、失效機(jī)理及解決途徑進(jìn)行研究。 本論文分兩部分進(jìn)行討論：(1)通過(guò)老化試驗(yàn)對(duì)齊納二極管進(jìn)行失效分析并深入研究其失效模型。(2)從齊納二極管結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)并通過(guò)流片試驗(yàn)確定各工藝條件。 齊納二極管早期失效最初發(fā)現(xiàn)于集成電路產(chǎn)品封裝后短時(shí)間的老化過(guò)程中，由于需要特定

2、的外加條件才能使失效發(fā)生，所以在最初圓晶級(jí)及電性能測(cè)試時(shí)并未體現(xiàn)出來(lái)，經(jīng)老化條件重復(fù)模擬后發(fā)現(xiàn)該失效模式存在著普遍性。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間高溫上電的老化，該齊納二極管普遍出現(xiàn)了擊穿電壓漂移的現(xiàn)象，但只滿(mǎn)足高溫或只滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間上電過(guò)程，擊穿電壓的漂移現(xiàn)象都都不發(fā)生。 我們還發(fā)現(xiàn)，將高溫上電老化時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，則原本失效的齊納二極管的擊穿電壓將會(huì)出現(xiàn)回漂現(xiàn)象，并逐漸恢復(fù)最初的擊穿電壓。通過(guò)研究，我們發(fā)現(xiàn)這種漂移現(xiàn)象和半導(dǎo)體表面可動(dòng)電荷有關(guān)，并提

3、出失效模型一可動(dòng)電荷在高溫及偏壓條件同時(shí)具備的情況下移動(dòng)到半導(dǎo)體表面，對(duì)表面p-n結(jié)耗盡層寬度起到調(diào)制作用并引起勢(shì)壘的變化，抵消了一部分引起齊納擊穿的外加電壓，并最終體現(xiàn)為擊穿電壓的漂移。當(dāng)垂直于半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)大到足以使P型半導(dǎo)體表面反型層中電子具備足以激發(fā)進(jìn)入半導(dǎo)體表面氧化層時(shí)，附加電場(chǎng)逐漸被抵消，使齊納二極管擊穿電壓發(fā)生回漂。 我們嘗試尋找各種可能緩解、解決或避免齊納管擊穿電壓漂移的方法后發(fā)現(xiàn)只有將齊納二極管的擊穿點(diǎn)由較容