第七章厚/薄膜集成电路失效机理 厚/薄膜集成电路是一种非常重要的微电子器件
它是将厚/薄膜集成电路技术制造的无源元件与半导体技术制造的有源器件(包括半导体集成电路芯片)采用灵活的组装技术组装在绝缘基片上所形成的集成电路,因此又称为混合集成电路
其中,“二次集成电路”的混合集成电路发展较快,它主要是在作有厚膜或薄膜无源网络的绝缘基片上,组装上多个半导体集成电路芯片所形成的混合集成电路
在这类电路中,膜集成电路技术通常是制作精细的互连线/交叉线和多层布线,以及某些无源元件,然后组装上半导体集成电路芯片,形成规模更大的/功能更为复杂的混合集成电路
厚薄膜集成电路的失效不仅有硅芯片失效,而且还包括厚/薄膜元件/互连导带/组装和封装的失效模式和失效机理
硅芯片的失效模式和机理在有关章节中已经介绍,不再重复,本章仅介绍厚/薄膜集成电路的失效模式和机理
1* 薄膜集成电路的失效模式和机理 目前,对薄膜集成电路的失效分析表明,外贴硅芯片的失效约占50%---70%,薄膜电容失效约占10---20%,薄膜电阻失效约占10%,焊接不良占10---20%,断腿失效约占5%
一.薄膜电阻器的失效 薄膜电阻材料中用得最广的是电阻率为 100---300Ω/ 的镍铬合金和镍铬合金和氧化钽
薄膜电阻器失效的原因是: 1.温度/湿度效应
空气中的氧可使镍铬系薄膜氧化,电阻值增大
环境温度和电阻器本身的温升可促使氧化加速进行
空气中的氧化扩散到钽膜晶粒间界中时,沿膜厚方向存在着氧浓度梯度
这使钽膜老化的最大原因,温度可加速氧化过程
如果再加上湿度,不但使表面氧的浓度增加促进氧扩散,而且还会引起电化学反应使电阻膜被腐蚀
特别在电负荷下,温度/湿度效应更加严重
2.针孔和工艺缺陷
电阻膜中难免存在针孔其产生的原因与电介质膜相同
电阻膜有效面积减小,电流密度增大并且分布不均匀,因而引起局部温度过高,严重时可