[發(fā)明專利]一種器件熱傳導(dǎo)無(wú)損失效分析方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611190167.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106841240A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宇隆;高博;鄧海濤;王立新;羅家俊;韓鄭生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): G01N23/04
• 分類號(hào): G01N23/04
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所11302
• 代理人: 房德權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種器件熱傳導(dǎo)無(wú)損失效分析方法及裝置。

背景技術(shù)

功率器件工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱，為防止過(guò)熱燒毀，器件需具有較好地散熱性能。因此，器件的熱阻值不能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)熱阻超標(biāo)器件需進(jìn)行失效分析，且在很多情況下，失效樣品不能被破壞，只能通過(guò)無(wú)損檢測(cè)方式進(jìn)行。現(xiàn)有的功率器件熱阻超標(biāo)無(wú)損失效分析主要是利用X-Ray透視儀或SAM實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)X射線或超聲波對(duì)器件進(jìn)行掃描，根據(jù)X射線或超聲波在器件內(nèi)各層的透射和反射情況，擬合各層形貌，以檢測(cè)器件內(nèi)部各層的結(jié)構(gòu)缺陷，進(jìn)而確定器件熱阻超標(biāo)失效原因。

然而，對(duì)于厚金屬封裝(如TO-254AA等封裝形式)的功率器件，因其管殼較厚，甚至管殼本身就包含多層結(jié)構(gòu)，X-Ray透視儀或SAM不能完全穿透管殼，因此無(wú)法有效觀測(cè)器件內(nèi)部各層的結(jié)構(gòu)缺陷，需要進(jìn)行破環(huán)性失效分析。

也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于厚金屬封裝的功率器件，存在難以進(jìn)行無(wú)損分析，僅能進(jìn)行破壞性失效分析的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過(guò)提供一種器件熱傳導(dǎo)無(wú)損失效分析方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于厚金屬封裝的功率器件，存在的難以進(jìn)行無(wú)損分析，僅能進(jìn)行破壞性失效分析的技術(shù)問(wèn)題。

一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

一種器件熱傳導(dǎo)無(wú)損失效分析方法，包括：

獲取待分析器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線；

比對(duì)所述待分析器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線和合格器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，以確定所述待分析器件的熱阻異常層；

采用X射線電子計(jì)算機(jī)斷層掃描方法，對(duì)所述熱阻異常層進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖像重構(gòu)；

根據(jù)所述結(jié)構(gòu)圖像重構(gòu)結(jié)果，確定所述熱阻異常層的失效原因。

可選的，所述結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，包括：積分函數(shù)曲線和微分函數(shù)曲線。

可選的，所述結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線上包括N個(gè)拐點(diǎn)，所述N個(gè)拐點(diǎn)中相鄰兩拐點(diǎn)間的曲線為一曲線段；所述N個(gè)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)所述待分析器件的N個(gè)層間界面；所述曲線段對(duì)應(yīng)所述待分析器件的結(jié)構(gòu)層；N為正整數(shù)；所述比對(duì)所述待分析器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線和合格器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，以確定所述待分析器件的熱阻異常層，包括：按曲線段，分段對(duì)應(yīng)比對(duì)所述待分析器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線和合格器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，以所述待分析器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線上的異常曲線段對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)層為所述熱阻異常層。

可選的，所述結(jié)構(gòu)層包括以下一種或多種的組合：芯片層、焊料層、過(guò)渡片層、絕緣片層、底座層、導(dǎo)熱膠層或冷卻基板層。

可選的，所述根據(jù)所述結(jié)構(gòu)圖像重構(gòu)結(jié)果，確定所述熱阻異常層的失效原因，包括：比對(duì)所述結(jié)構(gòu)圖像重構(gòu)結(jié)果和合格器件的圖像重構(gòu)信息，確定所述熱阻異常層的失效原因。

可選的，所述方法應(yīng)用于厚金屬封裝功率器件。

另一方面，提供一種器件熱傳導(dǎo)無(wú)損失效分析裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取待分析器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線；

比對(duì)模塊，用于比對(duì)所述待分析器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線和合格器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，以確定所述待分析器件的熱阻異常層；

重構(gòu)模塊，用于采用X射線電子計(jì)算機(jī)斷層掃描方法，對(duì)所述熱阻異常層進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖像重構(gòu)；

確定模塊，用于根據(jù)所述結(jié)構(gòu)圖像重構(gòu)結(jié)果，確定所述熱阻異常層的失效原因。

可選的，所述比對(duì)模塊還用于：按曲線段，分段對(duì)應(yīng)比對(duì)所述待分析器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線和合格器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，以所述待分析器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線上的異常曲線段對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)層為所述熱阻異常層。

可選的，所述確定模塊還用于：比對(duì)所述結(jié)構(gòu)圖像重構(gòu)結(jié)果和合格器件的圖像重構(gòu)信息，確定所述熱阻異常層的失效原因。

本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的方法及裝置，先獲取表征待分析器件各層的熱傳導(dǎo)情況的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線；再根據(jù)與合格器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線的比對(duì)來(lái)確定出熱阻異常層，再采用X射線電子計(jì)算機(jī)斷層掃描方法，對(duì)所述熱阻異常層進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖像重構(gòu)，從而確定所述熱阻異常層的失效原因，不僅解決了現(xiàn)有厚金屬封裝的功率器件難以穿透觀察，需要使用破壞分析方法的問(wèn)題，還避免了通過(guò)X射線電子計(jì)算機(jī)斷層掃描方法逐層掃描的耗時(shí)和耗成本長(zhǎng)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了一種適用于厚金屬封裝功率器件的非破壞性的節(jié)約時(shí)間和分析成本的失效分析方法。

附圖說(shuō)明