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製品・技術

  • TEM/STEM解析

    TEM STEM  / 2022年09月02日 /  電子・半導体 試験・分析・測定

    TEM/STEM解析

    透過形電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope)/走査透過形電子顕微鏡(Scanning Transmission Electron Microscope)は薄片化した試料に電子線を照射し、透過した電子線を結像させる装置です。主に形状、結晶性、組成に起因した像を観察できます。

    解析方法

    TEMは数十kV~数百kVに加速した電子線を試料に照射し、透過電子を磁界レンズで拡大することにより観察します。
    T形態、結晶構造、電子状態などが得られ、分解能は0.1nm~0.2nmです。
    T電子線が透過するように試料を薄片化する必要があり、主にFIBを用いて0.1~0.2μm程度に薄片化を行います。
    STEMは細く絞った電子ビームで試料を走査し、各種電子を検出して結像します。
    二次電子像(SE)、透過電子像(TE)、散乱電子像(ZC)の観察が可能です。
    EDSによる点分析、線分析、元素マッピング(元素(B~U))の定性分析が可能です。
    EELSによる点分析、元素マッピング(元素(Li~))、及び化学結合状態の測定が可能です。
    ※EDS、EELSの検出下限は%オーダーです。  

    STEM観察事例

     

     

    TEM観察事例

     

    WLR評価仕様/評価結果

  • 半導体要素信頼性評価(EM評価/TDDB評価/WLR評価)

    半導体要素信頼性評価 EM評価 TDDB評価 N(P)BTI評価 HCI評価  / 2022年07月26日 /  電子・半導体 試験・分析・測定

    半導体要素信頼性評価

    半導体製品の品質は製造プロセスの品質に依存します。
    製造プロセスの開発や変更、異常発生の際には信頼性への影響を確認するために、ウエハ・素子レベルといった要素で品質確認が必要となります。

    評価試験の種類

    EM評価、TDDB評価、N(P)BTI評価、HCI評価の実施により、

    半導体デバイスの要素について評価を致します。

     

    代表的試験3種類をご紹介致します。

    EM評価 (Electromigration)

    目的 

    半導体に電流を流すことにより金属イオンが移動する現象

    試験条件例    (50℃)60℃~250℃
    参考規格例 EIA/JESD33-B、EIA/JESD63 JESD87
    対応範囲

    ■対応可能ストレス電流
       MAX 50mA/追従電圧20V
       MAX 100mA/追従電圧50V
       MAX 500mA/追従電圧30V
    ■DILC-24PIN、28PIN対応
        IL:1(1) /VL:4(4) /VL:8(8) /VL:12(12)

     

    TDDB評価(Time Dependent Dielectric Breakdown)

    目的 

    酸化膜(絶縁膜)の経時破壊現象   

    試験条件例    50℃~250℃
    参考規格例 JESD35-A、EIAJ-988
    対応範囲

    ■対応可能ストレス電圧
       MAX 50V/163個
       MAX 200V/48個
    ■DILC-24PIN、28PIN対応
        VL:1 /VH:12
    ■電流検出精度
       50V電源:1nA(1E-10A)~10mA(1E-3A)
       200V電源:1nA(1E-10A)~1mA(1E-4A)

     

    WLR評価(Wafer Level Reliability)

    試験条件例    -40℃~150℃
    参考規格例 -
    対応範囲

    マニピュレーター方式:(タングステン、針先φ10um x 4本)
    対応可能ウエハサイズ:6,8,12インチ
    計測器:KEYSITE 4156(半パラ/パラアナ)

     

    ウエハ断面略図            ■セラミックパッケージ 

     

    EM評価仕様/評価結果

    試験結果から、累積寿命分布を引き膜厚、許容電流値等のパラメータから

    寿命推定を行います

    TDDB評価仕様/評価結果

    試験結果から、ワイブル分布を引き膜厚や判定電圧等のパラメータから

    M値や寿命推定を行います。


    WLR評価仕様/評価結果

      3ストレス電圧条件からIdsの劣化特性取得し、HCI/NBTIの寿命推定を行います。

  • 半導体ナノプローバ解析

    半導体ナノプローバ解析 ナノプローブ ナノ・プローバ  / 2022年07月07日 /  電子・半導体 試験・分析・測定 先端技術

    半導体ナノプローバ解析

    ナノプローバ装置にて、解析サポート技術で研磨処理した試料のタングステンプラグに針当てを行い、発光解析等で同定した不良トランジスタの特性を直接測定致します。

    解析方法・解析結果

    解析方法

     微小デバイス特性評価装置“ナノプローバ” にて、冷陰極電界放出形電子銃を搭載したFE-SEM(走査電子顕微鏡)内に、微細なタングステン製のプローブ(探針)6本を配置したプロービング(針当て)装置で、FE-SEMによる、リアルタイム像観察しながらのプロービングが可能な装置です。
     FE-SEM内に配置された6本のプローブは、独立制御され、トランジスタを構成する「ソース」「ドレイン」「ゲート」「基板」等とつながったコンタクトにそれぞれ当てることで、半導体デバイス等の特性を測定したり、搭載オプションに応じた解析を行うことができます。

    ナノプローバ内部構造イメージ図

    装置外観

    ナノプローバ針当て事例/解析結果

     

  • 半導体ウィスカ評価試験

    半導体ウィスカ評価試験  / 2022年06月30日 /  電子・半導体 試験・分析・測定

    半導体ウィスカ評価試験

     半導体デバイス及び電子デバイスの端子金属表面(メッキ層)に発生するひげ状の結晶が成長して短絡に至る故障モードに対する信頼性を評価します

    ウィスカとは

     金属表面(メッキ層)に発生するひげ状の結晶が成長する現象で、ZnメッキやSnメッキで発生する事例がよく知られており、大きく成長すると端子間 等を短絡させてデバイスや機器類を故障に至らせます。そのため、SnへのPb添加やメッキ液や材料等の工夫によりウィスカを抑制してきた過去がありますが、近年のPbフリー化実装に伴う純Sn外装メッキ品の増加や、 更なる軽薄短小に伴う電子部品の端子の狭ピッチ化により、ウィスカに対する信頼性評価は、再び注目される故障モードになっております。

    ウィスカ発生メカニズム/モード

     

    信頼性評価でウィスカが発生する原因は、材料に発生する応力が関係しており、

    現時点では応力発生モデルとして下記5つのモードが判明しております。

    応力発生モデル

    内部応力型

    目的 

    母材の拡散による合金層形成や再結晶化等の応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

    試験条件例    30℃/60%、4000h
    参考規格例 JEITA、JEDEC
    対応範囲

    30℃/60%耐湿槽、光学顕微鏡観察、SEM観察

     

    温度サイクル型

    目的 

    母材とメッキ材との線膨張係数の違いによる応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

    試験条件例    -40℃/85℃、1000サイクル
    参考規格例 JEITA、JEDEC
    対応範囲

    -40℃/85℃温度サイクル槽、光学顕微鏡観察、SEM観察

     

    腐食型

    目的 

    酸化による応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

    試験条件例    55℃/85%、2000h
    参考規格例 JEITA、JEDEC
    対応範囲

    55℃/85%耐湿槽、光学顕微鏡観察、SEM観察

     

    外部応力型

    目的 

    コネクタ勘合などの外圧による応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

    試験条件例    コネクタ評価
    参考規格例 なし
    対応範囲

    耐湿槽、温度サイクル槽、光学顕微鏡観察、SEM観察

     

    エレクトロマイグレーション型

    目的 

    エレクトロマイグレーションによる応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

    試験条件例    規定環境下にて通電評価
    参考規格例 なし
    対応範囲

    通電装置、光学顕微鏡観察、SEM観察

     

    ウィスカ事例

     

    温度サイクル試験 1500cyc

         

     

     

  • 半導体パワーサイクル試験

    半導体パワーサイクル試験  / 2022年06月23日 /  電子・半導体 試験・分析・測定

    半導体パワーサイクル試験

     主にパワーデバイスにおいて、ON/OFFを繰返すことによる電気的及び熱的ストレスの変化に対する耐性を評価します。

     メリット

    国内最大規模の試験キャパを保有しており、一度に大量の試験が実現可能となります。

    試験の種類/動作原理

     試験の種類

    代表的試験2種類をご紹介致します。

    ロングパワーサイクル試験(断続通電試験)

    目的 

    長時間、電気的な、ON/OFFを繰返すことによる電気的

    及び熱的ストレス変化に対する耐性を評価します。

    試験条件例    電圧/電流:規定の動作条件、⊿Tc:75℃(30~105℃)
    参考規格例 JEITA-ED-470/603
    AEC-Q101
    対応範囲

    MOS-FET、IGBT、IPM、SIC等のモジュール製品及び、

    ディスクリート製

     *試験サンプルの大きさ、形状によっては制限を受けます

    ショートパワーサイクル試験

    目的 

    長時間、安定したケース温度下でSW動作を繰返すことによる

    電気的及び熱的ストレスの変化に対する耐性を評価します。

    試験条件例    電圧/電流:規定の動作条件、Tc:50℃、⊿Tj:100℃(50~150℃)
    参考規格例 JEITA-ED-470/603
    AEC-Q101
    対応範囲

    MOS-FET、IGBT、IPM、SIC、GaN等の

    ディスクリート製品及びモジュール製品

     *試験サンプルの大きさ、形状によっては制限を受けます

    動作原理

     ゲート電圧(VG)印加するとドレイン電流(ID)が流れ、IDが流れるとパワ-チップの 温度が急上昇(Tj)します。また、同時にパッケージ方向に放熱(Tc)されたことになります。この原理を利用して、パワーサイクル試験を実施します。

     

    ロングパワーサイクル試験(断続通電試験)

    ・主にパワーデバイスのON/OFF動作を繰返し、パッケージ温度を上げ下げします

    ・チップ下のはんだ接合部等における、材料間で線膨張係数の違いによる劣化を

     確認する評価です。

    ・最大600Aまで対応可能(水冷制御)

     

    ショートパワーサイクル試験

    ・主にスイッチングデバイスにおいて、msecオーダーの早いON/OFF動作を繰返し、 

     パッケージ温度(Tc)をほぼ安定させて、チップ温度を上げ下げします。

    ・チップ上のワイボンド接合における、材料間の線膨張係数の差による劣化を確認する

     評価です。

    ・最大400Aまで対応可能。

    国内最大規模の試験キャパを保有

    ディスクリート・パワーデバイスについて

     ■特長

       サンプル基板にディスクリート品を表面実装して、その基板を通電用基板の

       ソケットに差し、断続通電を行います。

     ■事例

         Id:5A以内/個、ON時間2分/OFF時間2分、⊿Tj100℃、時間:15000cyc、

         数量:77個×3ロット~5ロット(500~600個まで対応可能)

    パワーモジュールについて

    ■特長

       モジュール製品は特殊パッケージサイズ/端子形状であるが、設置治具、

       配線類は内製化しAEC-Q0101対応の実績あり。

    ■事例

       Id:~400A/個、ON時間2分/OFF時間2分、⊿Tj100~125℃、

       時間:15000cyc、数量:77個対応、全サンプルのVDS/VGS/TC常時モニター可能。

     

  • 半導体高精細TDR解析

    半導体高精細TDR解析 Time Domain Reflectometry:時間領域反射  / 2022年06月20日 /  電子・半導体 試験・分析・測定

    半導体高精細TDR解析

    伝送路における特性インピーダンス変化を計測することで、
    経路上での特にオープン不良の位置を特定します。

    【メリット】
    本解析では、従来型では取れなかった基板内の各層の波形が計測でき、
    基板内での異常の検知が可能になります。

    解析方法・解析結果

    解析方法

    伝送路に高速なパルスやステップ信号を印加し反射波形を計測することで、伝送路における特性インピーダンス変化を計測し、良品等との比較を行うことで、異常個所の特定を行います。
    また、弊社TDRではテラヘルツ波計測応用光サンプリング技術を用いることで、従来型に比べて高分解能での計測が可能となり、PCB基板での各層の確認が可能となっております。

    解析原理

    装置外観

    解析結果

    高精細TDRでは従来型では取れなかった基板内の各層の波形が計測でき、
    基板内での異常の検知が可能です