DOI: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2018.6.057

МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ОТКАЗОВ ТАНТАЛОВЫХ ОКСИДНО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ С ТВЕРДЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ

Igor Nevliudov, Valeriy Gurin, Dmytro Gurin




Аннотация


Предметом исследования являются оксидно-полупроводниковые конденсаторы, которые широко применяются в производстве радиоэлектронной аппаратуры. Целью исследования является выяснение основных причин отказов оксидно-полупроводниковых конденсаторов на стадии производства и в эксплуатации. С этой целью построены аналоги плоских пленочных конденсаторов, которые представляли различные производственные и эксплуатационные ситуации (включая диэлектрический пробой), были обнаружены структуры отдельных слоев конденсаторов, их химические и фазовые формулы и электрические свойства. Поскольку конденсаторные аноды имеют пористую структуру и не поддаются обычным методам исследования для плоских объектов, мы использовали метод моделирования. Моделируемые данные сравнивались с соответствующими значениями, измеренными на конденсаторах, которые не срабатывали при работе или тестировании. В процессе исследования решены следующие задачи: рассмотрены физические явления, происходящие в конденсаторах при воздействии различных факторов, появляющихся в процессе производства. Показано, что окислительно-восстановительные процессы приводят к ухудшению состояния конденсаторов. Установлено, что основные причины деградации конденсаторов имеют термодинамический характер и они уменьшают время жизни конденсаторов. Разработаны технологические операции, которые значительно уменьшают или исключают рассмотренные виды отказов. К ним относятся основные операции технологического процесса. Легирование анодов конденсаторов азотом. Эта операция выполняется одновременно со спеканием пористых анодов и способствует повышению времени жизни, рабочих температур и обратного напряжения конденсаторов. Выращивание многослойного диэлектрика путем циклического изменения формулы электролита, где происходит анодирование. Формирование плотного катода путем применения альтернативного электрического поля при пропитке пористых анодов. Пропитка органическим кремнием секций конденсаторов. При этом создается плотная водонепроницаемая пленка, которая блокирует участки свободного диэлектрического контакта с диоксидом марганца и обеспечивает хорошее сцепление защитной органической пленки с секцией. В работе использованы методы: зондирование электронным пучком, оже-спектроскопия и микрозондового измерения.


Ключевые слова


оксидно-полупроводниковый конденсатор; метод моделирования; анализ отказов

Полный текст:


PDF

Литература


Landsberge, L. M., Ghayou, R., Sayedi, M. et al. (1982), MOS (Metal Oxide Semiconductor), Physics and Technologies, New Jersey, 906 р.

Belenky, B., Gorbunov, N. (2008), "Tantalum capacitors - problems and prospects" ["Tantalovyye kondensatory – problemy i perspektivy"], Electronics. Science, technology, business, Issue : Element base of electronics.

Compal, Т. "Tantalum capacitors: application features", available at : https://www.compel.ru/lib/articles/tantalovyie-kondensatoryi-osobennosti-primeneniya (last accessed 12.10.2018).

"Oxide-semiconductor capacitors: types and advantages" ["Kondensatory oksidno-poluprovodnikovyye: vidy i dostoinstva"], available at : https://www.lectramist.com/oksidno-poluprovodnikovye-kondensatory-tipy-preimushchestva (last accesed 12.10.2018).

Jaekun, K., Hyunggjin, Yu., Woonghee, H. (2006), "A study on the characteristics of solid capasitor according to the pyrolysis methods", Korean. Chem. Eng. Res., Vol. 44, No.6, P. 614–622.

Fritzler, T., Azarian, M. H., Pecht, M. G. ( 2014), " Scintillation Conditioning of Tantalum Capacitors With Manganese Dioxide Cathodes", IEEE Transactions on Device and Materials Reliability, Vol. 14 (2), P. 630–638. DOI: 10.1109/TDMR.2014.2314731.

Franco, F. Di. et al. (2012), "Characterization of the Solid State Properties of Anodic Oxides on Magnetron Sputtered Ta, Nb and Ta–Nb Alloys", Journal of the Electrochemical Society, Vol. 159 (1), P. 33–39.

Moon, B. K. (1999), "Insulating properties of tantalum pentoxide capacitor films obtained by annealing in dry ozone", Journal of Applied Physics, No. 85, P. 1731.

Gurin, V. N. (2009), "Studying the chemical composition of Nb and Ta with dissolved oxygen", ["Izucheniye khimicheskogo sostava Nb i Ta s rastvorennym kislorodom"], Bulletin of the International Slavic University. Series: "Technical Sciences", Vol. XII, No. 1, P. 68-71.

Boyko, B. T., Panchekha, P. A., Pozdeev, Yu. L. et al. (1990), "The effect of nitriding on the structure of bulk-porous tantalum", ["Vliyaniye azotirovaniya na strukturu ob'yemo-poristogo tantala"], Physics and Chemistry of Materials Processing, No. 31, P. 84–89.

"Reliability Handbook – Toshiba Memory Corporation", available at : https://business.toshiba-memory.com/content/dam/.../reliability-handbook-tmc- en.pdf (last accessed 12.10.2018).

Gorodisckij, A. V., Yakubtcov, O. A., Gurin, V. N. et al. (1991) "Auger Spectroscopy Stady of Nb – Nb2O5 –MnO2 System", 12-th Europeen Conference on Surface Scince, abstracts, Stokholm, Sweden, September, Vol. 15F, Р. 512.

Morozenko, E. S., Mazurenko, T. M., Yakubtcov, O. A. et al. (1992) "Auger Spectroscopy Stady of the Phase Interface in the System Nb2O5 – MnO2", Pitcon’92 Pittsburgh Conference, New-Orleans.

Jiang, Lu, Yue, Kuo, Jun-Yen, Tewg (2006) "Hafnium – Doped Tantalum Oxide High-k Gate Dielectrics", Journal of the Electrochemical Society, Vol. 153 (5), P. 410.

Morozеnko, E. S., Mazurenko, T. M., Yakubtcov, O. A., et al. (1993) "Auger Spectroscopy Stady of the MnO2 – Nb2O5 system modified by hot implantation of indium", J. Applied Surfact Science, No. 68, P. 491–495.


Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2018 Igor Nevliudov, Valeriy Gurin, Dmytro Gurin

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» 4.0 International License.

 
 Все статьи, опубликованные в журнале ITSSI, доступны на условиях лицензии CC BY-NC-SA 4.0
© 2017-2018 Научный журнал "Современное состояние научных исследований и технологий в промышленности", Харьков, Украина