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超详细！轻松看懂半导体二极管的ng原因

二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件，是世界上第一种半导体器件。广泛应用于电视机、收录机等家用电器以及各种电子仪器设备中。

引言

某二极管整机调试过程中失效，现分析二极管的失效原因。

测试分析

1 外观分析

为确认ng二极管外观是否存在异常，对ng二极管进行外观检查，发现ng二极管表面存在大量三防漆残留，封装壳体结构完整，未发现明显烧毁、裂纹等异常。

2 失效现象确认

对二极管进行半导体特性测试。检测结果显示：ng1、ng2二极管正向提前开启，反向表现为异常开启，为漏电特性，如图：

3 无损透视检查

对ng二极管及ok二极管进行无损透视对比分析，发现ng二极管与ok二极管内部结构完全相同，未见明显封装缺陷。

4 开封观察

用化学方法去除封装树脂，开封结果显示：ng二极管晶元结构完整，晶元表面未发现明显异常，（ng2二极管是在定位后进行sem观察，键合在定位后脱落）如图3、4。

5 失效点定位

由于失效二极管正反向均表现为异常开启现象，利用obirch定位技术对ng二极管晶元进行失效点定位。

ng1二极管内部存在异常亮点，亮点位置在键合区周围。ng2二极管键合区周围同样存在异常亮点，呈发散状，如图5、6。

6 fib微区形貌分析

对ng1、ng2二极管晶元阻抗异常位置进行fib定位剖切，并对晶元内部结构进行观察分析。

fib剖切结果表明：按图7剖切方向1进行剖切未能发现裂纹；按图9剖切方向2进行剖切发现晶元内部存在裂纹，且裂纹位置未发现有烧毁熔融的现象，说明晶元内部裂纹不是因为晶元烧毁导致的，而是晶元本身存在的缺陷。

7 分析及总结

ng二极管表现为功能异常， 体现在半导体特性改变。经过obirch定位结果表明，失效二极管内部存在异常亮点，且异常区域均位于键合区周围。利用fib对阻抗异常区域进行纵向剖面切割，切割后的截面并未发现任何可见的明显损伤，说明内部异常亮点不是晶元内部出现烧毁导致的。对异常亮点位置进行横向切割后，发现晶元内部存在明显裂纹，说明晶元内部出现异常亮点是由于晶元内部存在裂纹导致的。

结合obirch定位结果及横向切割后形貌，发现晶元内部裂纹主要存在于芯片绑定区周围，怀疑晶元内部裂纹是由于绑定工艺控制不当所致。在外界电气环境的作用下，晶元受激发半导体特性改变。

由以上分析结果可见，器件本身存在微缺陷，可靠性差，易受外界环境影响。

结论

二极管失效表现为晶元半导体特性发生改变，直接原因为晶元内部存在裂纹。

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