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，严重时可使电阻膜局部烧毁而导致电阻器失效。 3．基片内 Na/K 离子的影响。如果在基片材料中或表面上存在碱性离子，如 Na/K 等离子。在电场作用下就会在负极附近析出，使电阻膜受腐蚀，引起电阻值变化甚至电阻器开路。工艺卫生条件不良造成污染/工艺过程中所用腐蚀液等清洗的不干净也会引起类似的电阻器失效。 二．薄膜电容器的失效 目前在薄膜集成电路中应用最广泛的是氧化硅（SiO）薄膜电容器。其次是五氧化二钽（Ta2O5）和二氧化硅（SiO2）薄膜电容器。SiO 薄膜电容器失效的主要原因...
