半导体器件可靠性与失效分析PDF电子书下载

目录 1

绪论 1

1．提高半导体器件可靠性的意义 1

2．可靠性与产品质量的关系 1

3．半导体器件可靠性工作的基本内容 2

第一章 可靠性概念及其主要数量特征 3

§1.1 产品的可靠度 3

§1.2 产品的失效特征 5

1．累积失效概率（不可靠度） 5

2．失效密度函数（分布密度） 6

4．累积失效概率、失效密度函数和失效率的关系 7

3．失效率函数（失效率） 7

§1.3 产品的寿命特征 8

1．平均寿命 8

2．寿命方差和寿命标准离差 10

3．可靠寿命与中位寿命 11

§1.4 半导体器件常见的失效分布 12

1．电子元器件的失效规律 12

2．威布尔分布 13

3．指数分布 15

4．正态分布 15

5．对数正态分布 18

§2.1 概述 21

第二章 可靠性试验 21

1．概述 22

§2.2 环境试验 22

2．环境试验方法 24

§2.3 可靠性筛选 35

1．概述 35

2．筛选应考虑的有关问题 36

3．筛选方法 37

§2.4 例行试验与鉴定验收试验 40

1．例行试验 40

2．鉴定验收试验 41

1．长期贮存寿命试验 42

第三章 寿命试验及其试验数据的处理方法 42

§3.1 长期寿命试验 42

2．长期工作寿命试验 43

3．试验需要注意的几个问题 43

§3.2 利用威布尔概率纸估计可靠性数量特征的方法 43

1．威布尔概率纸的结构原理 44

2．在威布尔概率纸上描图的方法 45

3．利用威布尔概率纸估计威布尔参数的方法 48

4．利用威布尔概率纸估计寿命特征值 52

§3.3 加速寿命试验 57

1．加速寿命试验方案的考虑 58

2．加速寿命试验的理论依据 59

3．加速寿命试验结果的数据处理程序 64

第四章 抽样检验 68

§4.1 计数抽样检验的一般原理 70

1．二项分布和泊松分布 70

2．抽样检验的特性函数及特性曲线 72

3．关于两种错误判断 73

§4.2 一次计数抽样检验 75

§4.3 二次计数抽样检验 76

1．失效率的抽样检验方案 78

§4.4 失效率抽样检验 78

2．失效率抽样检验的λ1方案 79

3．器件失效率等级鉴定方案 82

第五章 半导体器件失效分析 85

§5.1 失效分析一般程序 87

§5.2 半导体器件失效模式和失效模式模型 89

1．失效模式 89

2．失效模式模型 91

§5.3 现场失效及其分析 93

1．大功率晶体管 93

2．双极型电路 93

4．CMOS集成电路 94

3．MOS大规模集成电路 94

第六章 失效分析技术 97

§6.1 电子显微镜分析 97

1．电子束轰击试样产生的各种信息 97

2．扫描电子显微镜 100

§6.2 电子微探针分析 105

§6.3 质谱分析和离子微探针分析 106

1．质谱分析 106

2．离子微探针分析 107

§6.4 光电子能谱分析 111

1．X射线光电子能谱学的原理 111

3．光电子能谱的应用 112

2．X射线光电子能谱仪 112

§6.5 俄歇电子能谱分析 113

1．俄歇电子能谱仪的工作原理 113

2．俄歇电子能谱在半导体分析中的应用 116

3．综合性能分析装置 118

§6.6 红外显微技术概况 119

1．红外显微技术概况 119

2．红外热分析法 120

3．红外电视显微镜及其在失效分析中的应用 123

§6.7 X射线貌相分析 125

1．泄漏速率和密封有效期 126

§6.8 半导体器件的检漏技术 126

2．半导体器件的粗检 128

3．氦质谱检漏 128

第七章 半导体器件表面失效机理及其表面钝化 131

§7.1 二氧化硅层缺陷对器件性能的影响 131

1．氧化层针孔 131

2．其他氧化层缺陷 133

§7.2 二氧化硅中正电荷对器件性能的影响 134

1．硅-二氧化硅中的电荷 134

2．表面反型判据 138

3．P-N结的反向漏电 140

4．二氧化硅中正电荷对击穿电压的影响 146

5．二氧化硅中正电荷对晶体管小电流电流增益hFE的影响 152

§7.3 硅-二氧化硅界面的界面态对器件性能的影响 156

1．界面态引起晶体管小电流hFE下降 157

2．hFE雪崩衰退效应 157

3．界面态产生“产生和复合”噪声 161

4．界面态对MOS器件性能的影响 161

§7.4 表面钝化对器件稳定性的作用 161

1．MOS结构的C-V曲线 162

2．磷硅酸盐玻璃钝化 168

3．氯化氢氧化 170

5．三氧化二铝钝化 173

4．三氯乙烯氧化 173

6．低温钝化技术 178

7．氮化硅钝化 179

8．半绝缘多晶硅钝化 182

9．氮氢烘焙工艺 185

10．玻璃钝化 186

第八章 半导体器件体内失效机理 187

§8.1 热电破坏引起器件的失效 187

1．二次击穿 187

2．晶体管的安全工作区 191

3．功率管的抗烧毁措施 192

1．点缺陷 198

§8.2 硅晶体缺陷对器件成品率和可靠性的影响 198

2．位错 201

3．层错 202

4．漩涡缺陷 203

5．二次缺陷 204

6．晶片裂纹、弯曲和局部应力 207

§8.3 辐射造成半导体器件的失效 207

1．辐射的基本效应 207

2．辐射对半导体器件性能的影响 209

3．提高半导体器件的耐辐射措施 214

§9.1 金属化系统介绍 218

第九章 电极系统及封装的失效机理 218

1．机械损伤 219

§9.2 金属化系统的失效机理 219

2．铝的“电迁移”现象 220

3．浅结器件中铝金属化膜造成E-B结短路 225

§10.5 质量控制图 226

4．热循环引起铝金属化再结构造成器件失效 227

5．铝与二氧化硅的相互反应 227

6．铝金属化膜的电化反应 228

7．氧化层台阶处金属膜断路 229

§9.3 键合的失效机理 231

4．底座焊剂疲劳导致接触电阻增大 232

3．热循环使引线疲劳而失效 232

2．金属互化物使Au-A1系统失效 232

1．工艺差错造成失效 232

5．内涂胶与封盖造成断丝 233

§9.4 封装与半导体器件的可靠性 233

1．封装的一般介绍 233

2．塑料封装及其对集成电路稳定性的影响 235

第十章 质量控制及其管理 237

§10.1 环境管理 237

1．超净空气的管理 237

2．超净水的管理 239

2．超纯化学试剂 241

§10.2 原材料的质量控制 241

1．超纯气体 241

2．高频功率管的可靠性设计 242

§10.3 设计中的可靠性考虑 242

1．基本内容 242

§10.4 工艺过程中的质量控制 244

1．质控的内容 244

2．镜检 244

3．MOS电容的C-V曲线在生产中的应用 248

4．栅控管监控界面特性和表面复合 256

5．用钠离子选择电极法对半导体器件进行钠沾污分析 258

1．均值-极差控制图（？-R控制图） 263

2．不合格品率和不合格品数控制图 266

3．缺陷数控制图 268

附录 270

Ⅰ．正态分布的密度函数表 270

Ⅱ．正态分布表 271

Ⅲ．二项分布表 273

Ⅳ．泊松分布P｛ξ＝k｝＝？e-λ的数据表 275

参考资料 277