موضوع مقاله: قابلیت اطمینان (نیم‌رسانا) | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # قابلیت اطمینان (نیم‌رسانا) | مقدمه: قابلیت‌اطمینان یک افزاره نیم‌رسانا، توانایی افزاره برای انجام عملکرد مورد نظر خود در طول‌عمر افزاره در میدان است. | ## بخش 1: قابلیت اطمینان (نیم‌رسانا) | چندین ملاحظات وجود دارد که باید در هنگام توسعه افزاره‌های نیم‌رسانا قابل‌اطمینان در نظر گرفته شوند: افزاره‌های نیم‌رسانا نسبت به ناخالصی‌ها و ذرات بسیار حساس هستند؛ بنابراین برای ساخت این افزاره‌ها نیاز به مدیریت بسیاری از فرایندها و کنترل دقیق سطح ناخالصی‌ها و ذرات است. کیفیت محصول نهایی به روابط لایه‌های متعدد هر ماده اندرکُنش در نیم‌رسانا، از جمله فلزاندودی، مواد تراشه (فهرست مواد نیمه‌رسانا) و بسته‌بندی بستگی دارد. مشکلات ریزفرآیندها و لایه‌های نازک و باید به‌طور کامل درک شوند زیرا برای فلزاندودی و بندزنی سیمی به کار می‌روند. با توجه به پیشرفت‌های سریع در فناوری، بسیاری از افزاره‌های جدید با استفاده از مواد و فرآیندهای جدید توسعه می‌یابند، و زمان گاهشمار طراحی به‌دلیل محدودیت‌های مهندسی بی‌بازگردنده، به‌اضافهٔ نگرانی‌های زمان عرضه به بازار، محدود است. درنتیجه، نمی‌توان طراحی‌های جدید را بر اساس قابلیت‌اطمینان افزاره‌های موجود پایه‌ریزی کرد. برای دستیابی به صرفه ناشی از مقیاس، محصولات نیم‌رسانا در حجم بالا تولید می‌شوند. علاوه بر این، تعمیر محصولات نیم‌رسانا تکمیل‌شده غیرعملی است؛ بنابراین، گنجاندن قابلیت‌اطمینان در مرحله طراحی و کاهش تغییرات در مرحله تولید ضروری شده است. قابلیت‌اطمینان افزاره‌های نیم‌رسانا ممکن است به مونتاژ، استفاده، شرایط محیطی و خنک‌سازی بستگی داشته باشد. | ## بخش 2: قابلیت اطمینان (نیم‌رسانا) | عوامل تَنشی مؤثر بر قابلیت‌اطمینان افزاره عبارتند از: گاز، گرد و غبار، آلودگی، ولتاژ، چگالی جریان، دما، رطوبت، تنش مکانیکی، ارتعاش، شوک، تابش، فشار، و شدت میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی. عوامل طراحی اثرگذار بر قابلیت‌اطمینان نیم‌رسانا عبارتند از: کاهش‌نرخ‌اسمی ولتاژ، توان و جریان. نیمه‌پایداری؛ حاشیه‌های زمان‌بندی منطقی (شبیه‌سازی منطقی)؛ تحلیل زمان‌بندی ; کاهش‌حدمجاز دما؛ و کنترل فرایند. روش‌های بهبود قابلیت‌اطمینان نیم‌رساناها از طریق چندین روش بالا نگه‌داشته می‌شود. اتاق‌های تمیز ناخالصی‌ها را کنترل می‌کند، کنترل فرایند پردازش را کنترل می‌کند، و عیب‌پویی (کارکرد کوتاه‌مدت در موارد شدید) و کاوند و آزمایش فرارها را کاهش می‌دهد. کاوند (کاوند ویفر) دای نیم‌رسانا را قبل از بسته‌بندی از طریق ریزپروب‌های متصل به تجهیزات تست آزمایش می‌کند. تست نهایی افزاره بسته‌بندی شده را، اغلب قبل و بعد از عیب‌پویی، برای مجموعه‌ای از پارامترهایی که کارکرد را تضمین می‌کند، آزمایش می‌کند. ضعف‌های فرایند و طراحی با اعمال مجموعه‌ای از آزمایش‌های تنشی در مرحله صلاحیت نیم‌رساناها قبل از معرفی به بازار شناسایی می‌شوند، به‌عنوان مثال با توجه به شرایط تنشی AEC Q100 و Q101.AEC Documents آزمایش میانگین قطعات یک روش آماری برای شناسایی و قرنطینه کردن دای‌های نیم‌رسانا است که احتمال خرابی قابلیت‌اطمینان بالاتری دارند. | ## بخش 3: قابلیت اطمینان (نیم‌رسانا) | این فنّ ویژگی‌هایی را شناسایی می‌کند که در داخل مشخصات هستند اما خارج از توزیع نرمال برای آن جمعیت‌آماری هستند به‌عنوان نقاط‌پَرت در معرض خطر که برای کاربردهای با قابلیت‌اطمینان بالا مناسب نیستند. انواع آزمایش میانگین قطعات مبتنی‌بر آزمایشگر شامل آزمایش میانگین قطعات پارامتری (P-PAT) و آزمایش میانگین قطعات مکانی (G-PAT) هستند. آزمایش میانگین قطعات درون‌خط (I-PAT) از داده‌های بازرسی کنترل فرایند تولید و اندازه‌شناسی برای انجام عملکرد تشخیص نقاط‌پَرت استفاده می‌کند. اندازه‌گیری استحکام باند در دو نوع اساسی انجام می‌شود: آزمایش کششی و آزمایش برشی. آزمایش‌های غیرمخرب معمولاً زمانی استفاده می‌شوند که به قابلیت‌اطمینان اضافی مانند کاربردهای نظامی یا هوافضا نیاز باشد. سازوکارهای خرابی سازوکارهای خرابی افزاره‌های نیم‌رسانا الکترونیکی در دسته‌های زیر قرار می‌گیرند سازوکارهای ناشی از اندرکُنش-مواد . | ## جمع‌بندی | سازوکارهای ناشی از تنش سازوکارهای خرابی با منشأ مکانیکی سازوکارهای خرابی ناشی از محیط زیست سازوکارهای ناشی از اندرکُنش-مواد فرونشست فلز-گیت ترانزیستور اثرمیدانی فرسایش اتصال اهمی فرسایش کانال اثرات حالت-سطحی آلودگی قالب‌گیری بسته‌بندی - ناخالصی‌های موجود در ترکیبات بسته‌بندی باعث خرابی الکتریکی می‌شوند سازوکارهای خرابی ناشی از تنش الکتروکوچ – حرکت القای الکتریکی مواد در تراشه فرسودگی – فراتنش موضعی به‌دام‌اندازی الکترون داغ – به دلیل فراراه‌اندازی در مدارهای RF قدرت تنش الکتریکی – تخلیه الکترواستاتیکی، میدان‌های الکترومغناطیسی بالا (HIRF)، اضافه ولتاژ قفل‌شدگی، اضافه جریان سازوکارهای خرابی ناشی از محیط‌زیست شکستگی دای – به دلیل عدم تطابق ضرایب انبساط حرارتی تُهی‌جاهای پیوست‌دای – نقص ساخت‌وساز – غربال‌پذیر با میکروسکوپ آکوستیک پویش‌ساز.