マイコンの仕様を超える条件で使ったら、何が起きる？【前編】：ハイレベルマイコン講座（3/3 ページ）

本記事では、マイコンにストレスを与え続けて動作させた場合、どのような不良現象が現れるかを2回にわたり詳しく解説する。第1回となる今回は、最初に「マイコンにストレスを与える環境」について、次に「高温、高湿、高電圧状態で発生する不良現象とメカニズム」として「故障モード」「不良現象のメカニズム」について説明する。

[STマイクロエレクトロニクス，EDN Japan]

（2）不良現象のメカニズム

　「ショート」「オープン」「しきい値変動」を引き起こす原因には、次のようなメカニズムが挙げられる。

• ショート／オープン
  • PN接合劣化
  • オーミック接触不良
  • 金属間化合物不良
  • 表面汚染
  • エレクトロマイグレーション
  • ピンホール
  • ネガティブバイアス
• しきい値変動
  • 可動イオン
  • ホットキャリア注入
  • シリコンチップ（ダイ：Die）の物理的歪による圧電効果

コラム

　ここで、マイコンの製造工程やプロセス開発に携わった方は、そもそも「可動イオン」が発生するのは製造ラインの汚染が原因で、全製造ラインを洗浄し、その他にもさまざまな対策をしなければならない一大事だ！と思うかもしれない。しかしここでは、製造工程に汚染などがない環境で、正常に製造されたマイコンのゲート酸化膜やフィールド酸化膜の残留イオンを指す。どんな製造ラインでも全く汚染がない状態はありえない。少なからず、ごくごく微量の残留イオンがあり、今回はそのような微量な残留イオンが引き起こす「可動イオン」の現象を対象とする。

　ちなみに、不良品としての「可動イオン」は、各マイコンメーカーの製造ラインの管理が行き届いているため、めったに起きることはない。

　表2（a）、（b）に各メカニズムをまとめた。

表2（a）：マイコンの不良現象のメカニズム［クリックで拡大］

表2（b）：マイコンの不良現象のメカニズム［クリックで拡大］

　次回は、この表に記述されている各項目について詳細に解説する。