あなたの信頼性チャンバーはどれくらいきれいですか?

はじめに

特定の熱および湿度条件下での電子デバイスおよびシステムのストレステストは、業界、政府、および軍事組織によって要求されています。1 これらのテストは通常​​、温度と相対湿度を簡単に制御および変更できる環境チャンバーで実行されます。2 このタイプのテストにおける懸念のXNUMXつは、チャンバー自体のメンテナンスや洗浄が不十分なために、貴重なデバイスが偶発的に汚染される可能性があることです。 テストチャンバーの清浄度が非常に重要である理由はいくつかあります。 汚染物質は、望ましい電気的接続を阻害したり、望ましくない場所での電気伝導を促進したり、光路を覆い隠したり、サンプルの美的劣化を引き起こしたりする可能性があります。 これらの劣化する変化は、高温多湿が誘発するように設計されている変化を超えています。 たとえば、非導電性の有機および/または無機材料は、テスト中にデバイスの表面をコーティングする可能性があります。 これは、デバイスの電気的テストに干渉し、温度/湿度ストレステストとは関係のない障害が認識される可能性があります。 さらに、この汚染物質は、ATE(自動テスト装置)で使用されるソケットまたはプローブに移動する可能性があり、最終的にはそのツールのクリーニングが必要になり、テスト全体の速度が大幅に低下する可能性があります。 これには、サンプル自体を洗浄して再テストする必要がある場合もあります。 あるいは、導電性材料が特定の部品に堆積すると、短絡および/または漏れ経路が生成され、実際の信頼性テストとは関係のない故障が発生する可能性があります。 これにより、電子デバイスの認定が遅れ、繰り返しテストが必要になる場合があります。 したがって、湿熱、温度サイクル、およびその他のチャンバーベースのテスト中にどのタイプの汚染物質が放出されるかを理解することが重要です。

この論文では、シリコンウィットネスウェーハをチャンバー内に配置して異物を捕捉することにより、信頼性ストレスチャンバー内の汚染レベルを決定します。 次に、一般的な湿熱信頼性テスト(「85/85」と呼ばれる)が実行され、チャンバーは相対湿度85%で85°Cに1000時間加熱されます。 さまざまなチャンバー環境の代表的なサンプリングを取得するために、A、B、Cのラベルが付いた1000つの研究所からXNUMXつの異なるチャンバーを評価します。 XNUMX時間の同じ期間。

湿熱試験に続いて、ウェーハの表面は、X線光電子分光法(XPS)およびフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によって分析されます。 どちらの手法も化学結合情報を提供しますが、前者は振動分光法を使用して分子構造を決定し、後者はX線を使用して結合エネルギーに基づいて元素と官能基を識別します。 5つの手法は、サンプリング深度も異なります。XPSは表面の上部10〜5 nmをプローブしますが、FTIRは通常、汚染物質の厚さ全体に関する情報を提供します(バルク分析)。 最後に、20つの手法の感度には顕著な違いがあります。FTIRは0.1〜1 wt%で存在する種のみを検出できますが、XPSはより感度が高く、〜XNUMX〜XNUMX wt%で微量元素を検出できます。 一緒に、XNUMXつの技術を組み合わせて使用​​して、表面組成を理解することができます。

このペーパーで提供される汚染物質の組成に関する洞察は、これらのチャンバーの洗浄プロセスを開発および最適化するために使用できます。 また、信頼性チャンバーの清浄度を判断するために監視ウェーハを使用することの有効性を示します。

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