半導体デバイスの故障率と安全設計

半導体デバイスのカタログには、「半導体製品はある確率で故障が発生します」と”必ず”記載されており、聞いたところによるとその確率は数PPM以下らしい。(100万個に数個)

 

確かに、これまでには原因が特定されたロット不良などとは別に、受け入れ後に不具合が発生しメーカで調査しても結果的に原因が特定できなかった不良も実際に数件経験している。

 

以前にパワーアンプの出荷検査で、-40℃の電源立ち上げ試験でNGとなったモジュールがあった。そのような不具合は初めてだったので、変だなと思いながら調査してみるとゲートバイアス回路に使用している三端子レギュレータ79L05が立ち上がっていない。メーカに調査を依頼し、ワイヤボンディング状態、パターニング異常からダイ研磨して拡散状態までみていただいたのだが、不具合の再現は確認できたものの原因の特定までには至らなかった。

 

別件では、マイクロ波発振器に使用していたMMICの内部に形成されているMIMキャパシタがショートするという事案があった。この時も結局は原因の特定までには至らなかったが、不具合部の拡大写真を見ると、どうやら1um以下の欠陥が原因になっているように見えた。

 

これらの不具合の解析結果からすると、こういった欠陥をメーカの出荷検査でスクリーニングするのは確かに困難なのかもしれない。

 

「不良をゼロにすることはできない」という現実を前提に、部品の信頼性に期待するだけではなく、いかに安全設計をして信頼性を確保するかという事が重要かということを再認識した経験であった。

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