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案例背景

MOSFET產(chǎn)品在Temp cycling 1000 cycling后開封觀察die表面存在許多裂紋。試驗(yàn)條件：-55℃~150℃


分析過程

外觀檢查

對TC后MOS管進(jìn)行外觀檢查；觀察結(jié)果顯示：異常1#MOS管外觀無明顯的裂紋、破損等異常。

無損分析為確認(rèn)失效1#MOS管內(nèi)部結(jié)構(gòu)、封裝是否存在明顯缺陷，利用X-ray、超聲掃描對其進(jìn)行無損分析。無損分析結(jié)果顯示：失效的1#MOS管內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整，鍵合絲未發(fā)現(xiàn)明顯的斷裂跡象；超聲掃描發(fā)現(xiàn)內(nèi)部封裝有分層現(xiàn)象。

Decap為確認(rèn)異?，F(xiàn)象1#MOS管內(nèi)部是否存在異常，對1#MOS管進(jìn)行開封觀察。觀察結(jié)果顯示：1#MOS管表面發(fā)現(xiàn)明顯裂紋。

SEM前面分析可知：TC試驗(yàn)后的樣品開封表面有裂紋現(xiàn)象，利用SEM觀察裂紋的具體細(xì)節(jié)。觀察結(jié)果顯示：裂紋貫穿整個源區(qū)邊緣。

Cross-section為確認(rèn)MOS管表面裂紋的深度，對異常位置做磨片處理。磨片結(jié)果顯示：MOS管裂紋僅存在表面鈍化層，未觸及下層。

EDS確認(rèn)為確認(rèn)裂紋只停留在芯片表面鈍化層，未觸及金屬層，利用EDS做層間成分分析；EDS分析結(jié)果顯示：裂紋只停留在鈍化層。

綜合分析MOS管在TC試驗(yàn)后開封表面有裂紋，經(jīng)過外觀檢查、無損分析、開封觀察、SEM形貌觀察、磨片確定裂紋深度、EDS分析等測試后發(fā)現(xiàn)：（1）外觀檢查未發(fā)現(xiàn)失效的MOS管存在裂紋、破損等異常，因此可排除因受外部機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致的異常；（2）X-ray檢查、超聲掃描等無損分析未發(fā)現(xiàn)失效MOS管內(nèi)部存在鍵合斷裂、有發(fā)現(xiàn)分層現(xiàn)象，因此MOS管異常猜測為TC試驗(yàn)后導(dǎo)致；（3）開封觀察有發(fā)現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，與未做試驗(yàn)的樣品對比，未做試驗(yàn)的樣品無裂紋現(xiàn)象，通過SEM觀察發(fā)現(xiàn)裂紋貫穿整個源區(qū)；（4）為確定裂紋深度，通過磨片對裂紋深度進(jìn)行觀察，EDS確定裂紋位置，發(fā)現(xiàn)裂紋僅存在表面鈍化層，未觸及下層金屬。

綜合分析：MOS管異?，F(xiàn)象的原因是在溫度循環(huán)的條件下材料間的膨脹系數(shù)差異造成材料間的擠壓拉伸，脆性物質(zhì)造成裂紋，即鈍化裂紋。