齊納二極管早期失效的研究.pdf

1、隨著集成電路的大量應用和產品競爭的日益激烈，產品的早期失效越來越受到人們的重視。本論文以實際生產制造中某芯片中齊納二極管早期失效現象為研究對象，對該器件的失效模式、失效機理及解決途徑進行研究。 本論文分兩部分進行討論：(1)通過老化試驗對齊納二極管進行失效分析并深入研究其失效模型。(2)從齊納二極管結構上進行改進并通過流片試驗確定各工藝條件。 齊納二極管早期失效最初發(fā)現于集成電路產品封裝后短時間的老化過程中，由于需要特定

2、的外加條件才能使失效發(fā)生，所以在最初圓晶級及電性能測試時并未體現出來，經老化條件重復模擬后發(fā)現該失效模式存在著普遍性。經過一定時間高溫上電的老化，該齊納二極管普遍出現了擊穿電壓漂移的現象，但只滿足高溫或只滿足長時間上電過程，擊穿電壓的漂移現象都都不發(fā)生。 我們還發(fā)現，將高溫上電老化時間繼續(xù)延長，則原本失效的齊納二極管的擊穿電壓將會出現回漂現象，并逐漸恢復最初的擊穿電壓。通過研究，我們發(fā)現這種漂移現象和半導體表面可動電荷有關，并提

3、出失效模型一可動電荷在高溫及偏壓條件同時具備的情況下移動到半導體表面，對表面p-n結耗盡層寬度起到調制作用并引起勢壘的變化，抵消了一部分引起齊納擊穿的外加電壓，并最終體現為擊穿電壓的漂移。當垂直于半導體表面的電場大到足以使P型半導體表面反型層中電子具備足以激發(fā)進入半導體表面氧化層時，附加電場逐漸被抵消，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)現只有將齊納二極管的擊穿點由較容