案例背景

MOSFET產品在Temp cycling 1000 cycling后開封觀察die表面存在許多裂紋。試驗條件：-55℃~150℃


分析過程

外觀檢查

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

無損分析為確認失效1#MOS管內部結構、封裝是否存在明顯缺陷，利用X-ray、超聲掃描對其進行無損分析。無損分析結果顯示：失效的1#MOS管內部結構完整，鍵合絲未發現明顯的斷裂跡象；超聲掃描發現內部封裝有分層現象。

Decap為確認異常現象1#MOS管內部是否存在異常，對1#MOS管進行開封觀察。觀察結果顯示：1#MOS管表面發現明顯裂紋。

SEM前面分析可知：TC試驗后的樣品開封表面有裂紋現象，利用SEM觀察裂紋的具體細節。觀察結果顯示：裂紋貫穿整個源區邊緣。

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

EDS確認為確認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分析結果顯示：裂紋只停留在鈍化層。

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

綜合分析：MOS管異常現象的原因是在溫度循環的條件下材料間的膨脹系數差異造成材料間的擠壓拉伸，脆性物質造成裂紋，即鈍化裂紋。