《集成电路封装与测试技术》第11章 封装可靠性工程.pptVIP

第十一章 封装可靠性工程 封装可靠性 在芯片完成整个封装流程之后，封装厂会对其产品进行质量和可靠性两方面的检测。 质量检测主要检测封装后芯片的可用性，封装后的质量和性能情况，而可靠性则是对封装的可靠性相关参数的测试。 首先，必须理解什么叫做“可靠性”，产品的可靠性即产品可靠度的性能，具体表现在产品使用时是否容易出故障，产品使用寿命是否合理等。如果说“品质”是检测产品“现在”的质量的话，那么“可靠性”就是检测产品“未来”的质量。 统计学上的浴盆曲线 可靠性工作的定义 综述 抽样检查、质量筛选 工序指数、SPC、PPM 可靠性评估 成品率 可靠性提高 内在可靠性 可靠性物理 = 手段 系统改进方法 = 内容 可靠性评估技术 综述 (1) 批接受抽样检验 传统的元器件产品质量和可靠性评价方法 区分 (2) 可靠性筛选(寿命实验) (3) 现场寿命数据收集 工作量巨大 滞后性 现代可靠性评价技术 (1) 工序能力指数Cpk评价 (2) 工艺过程统计受控状态分析 (3) 产品出厂平均质量水平－PPM 设计和制造过程决定可靠性 可靠性内容和特性 综述 传统手段 筛选、检测 可靠性物理 机制、模式和模型； 设计、工艺改进 排除法 提高内在可靠性 半导体可靠性物理学 研究领域 是什么？ 六十年代后期崛起的一门新兴的边缘学科，目前尚处于不断发展和完善阶段。 半导体可靠性物理学 半导体物理学 半导体工艺学 材料学 化学 冶金学 电子学 环境工程学 系统工程学 半导体可靠性 干什么？ 半导体可靠性物理学 研究任务 简而言之，半导体可靠性物理学主要是从发生在半导体内部的各种物理效应的角度，从原子、分子运动的角度来研究如何提高半导体可靠性的一门学科。 失效规律、模式 失效机理 表征 技术 可靠性评估、可靠性设计和使用规范等 半导体可靠性 主要的研究内容 What failed? 研究领域和任务 什么 How did it failed? Why did it failed? 怎么 为什么 器件失效(氧化层击穿、器件特性退化)、电迁移等 某种条件下，电学特性的变化规律 判定退化机制及其对器件行为的影响 半导体可靠性 研究内容主要包括两个层次 半导体器件可靠性问题 主要研究内容 评价可靠性水平 如何提高可靠性 虽然器件可靠性研究首先是从评价可靠性水平开始的，但研究重点逐渐在转向如何提高可靠性方面。 可靠性数学、可靠性实验 可靠性评估 失效分析、失效物理 工艺监控、可靠性设计 半导体可靠性 失效分析的基本内容 常见的失效模式 即失效的形式 最常见的有烧毁、管壳漏气、管腿腐蚀或断腿、芯片表面内涂树脂裂缝、芯片粘合不良、键合点不牢或腐蚀、芯片表面铝腐蚀、铝膜伤痕、光刻/氧化层缺陷、漏电流大、PN结击穿、阈值电压漂移等等。 半导体器件可靠性问题 主要研究内容 失效情况调查 失效模式鉴别 失效特征描述 假设失效机理 证实失效机理 提出纠正措施 新失效因素的考虑 开路 短路 无功能 特性退化 重测合格 结构不好 半导体可靠性 主要的失效机理 指器件失效的实质原因。即引起器件失效的物理或化学过程。 键合缺陷引起的失效：键合颈部损伤、键合强度不够、键合面沾污金－铝合金、键合位置不当、键合丝损伤、键合丝长尾、键合应力过大损伤硅片。 表面劣化机理：钠离子沾污引起沟道漏电、辐照损伤，表面击穿、表面复合引起小电流增益减少等。 使用问题引起的损坏：静电损伤、电浪涌损伤、机械损伤，过高温度引起的破坏、干扰信号引起的故障、焊剂腐蚀管腿等。 设计问题引起的缺陷 体内退化 机理 氧化层 缺陷 金属化系统退化 封装退化机理 版图 工艺方案 电路和结构 二次击穿 CMOS闩锁效应 中子辐射损伤 重金属沾污 材料缺陷 针孔 厚度不均匀 接触孔钻蚀 介质击穿等 金铝合金 电迁移 铝腐蚀 铝划伤 铝缺口 台阶断铝 过电应力烧毁 管腿腐蚀 管腿损伤 漏气 外来物引起漏短路 绝缘珠裂缝 标志不清 半导体可靠性 可靠性测试项目 可靠性测试项目 测试项目简称 预处理（Preconditioning Test） Precon test 温度循环测试（Temperature Cycling Test） T/C Test 热冲击（Thermal Shock Test） T/S Test 高温储藏（High Temperature Storage Test） HTST Test 温度和湿度（Temperature Humidity Test） TH Test 高压蒸煮（Pressure Cooker Test） PCT Test T/C测试 T/C（Temperature Cycling）测试，即温度循环测