集成電路的失效分析方法以及相應(yīng)技術(shù)分析

高乘源

（西安電子科技大學(xué)，陜西 西安 710126）

集成電路的失效分析方法以及相應(yīng)技術(shù)分析

高乘源

（西安電子科技大學(xué)，陜西 西安 710126）

伴隨著科學(xué)技術(shù)在我國不斷地發(fā)展以及應(yīng)用，集成電路在我國有了非常廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。我國集成電路現(xiàn)在已經(jīng)向著尺寸更小的方向發(fā)展，具有了集成程度非常高的技術(shù)。伴隨著集成電路在我國的不斷應(yīng)用，集成電路應(yīng)用中的失效分析變得越來越重要。集成電路的芯片上有上千甚至上萬個(gè)電氣元件，在失效的集成電路芯片中尋找失效的器件是一件非常困難的工作。本文主要針對我國集成電路的失效問題進(jìn)行詳細(xì)地分析以及闡述，希望通過本文的闡述以及分析能夠有效地提升我國集成電路失效分析的能力，同時(shí)也為我國集成電路的進(jìn)一步發(fā)展以及創(chuàng)新貢獻(xiàn)力量。

集成電路；電性分析；失效分析；物理分析；方法；技術(shù)

集成電路在我國的失效分析主要就是一種失效問題的判斷模式，通過集成電路的失效分析，找出導(dǎo)致集成電路失效的主要原因，分析并且清楚集成電路失效的主要機(jī)理，通過失效分析來采取技術(shù)措施有效地規(guī)避集成電路類似的失效問題的再次發(fā)生。在集成電路的正常運(yùn)行過程中，失效分析是一項(xiàng)非常重要的工作，通過失效分析的正常開展能夠有效提升集成電路的可靠性以及安全性。對于相關(guān)企業(yè)來說，進(jìn)行集成電路的失效分析可以有效地提升企業(yè)相關(guān)問題的分析以及試驗(yàn)?zāi)芰Γㄟ^失效分析，企業(yè)能夠?qū)嵭邢鄳?yīng)的控制和改進(jìn)，能夠防止集成電路的再次失效，以及減少集成電路的失效種類。在分析集成電路的失效過程中，我們要求采用先進(jìn)的分析設(shè)備，科學(xué)的分析技術(shù)，專業(yè)的分析人員來有針對性地進(jìn)行分析，這樣才能夠有效地保障集成電路失效分析的準(zhǔn)確性以及合理性。

1.簡要敘述我國集成電路在失效分析過程中的主要步驟

現(xiàn)階段在集成電路的失效分析過程中，我們主要有4個(gè)步驟來進(jìn)行失效分析。步驟一：針對失效集成電路開封前的檢查。步驟二：針對失效集成電路開封并且采取鏡檢。步驟三：失效集成電路的電性分析。步驟四：失效集成電路的物理分析。

2.簡要敘述集成電路無損失效的分析技術(shù)

集成電路失效分析中的無損分析主要指的是在不損害失效集成電路樣品的基礎(chǔ)上，集成電路芯片封裝不去掉的前提下，對失效的集成電路進(jìn)行失效分析。集成電路餓無損分析方法主要有3種。第一種方法是集成電路的外觀檢查；第二種方法X射線分析檢查；第三種是掃描聲學(xué)分析檢查。集成電路的外觀檢查主要是應(yīng)用肉眼進(jìn)行集成電路的觀察，看其外觀是否有明顯的問題；X射線分析檢查主要是應(yīng)用了X射線技術(shù)進(jìn)行集成電路的X射線檢查照射，通過X射線的照射，集成電路中的相應(yīng)缺陷會顯現(xiàn)出來，讓X射線在照射過程中出現(xiàn)異常。X射線針對集成電路的失效分析主要是對線路中的引線進(jìn)行失效損害檢查分析。在檢查的過程中我們要根據(jù)電子元件的尺寸大小以及電子元件的不同結(jié)構(gòu)來合理地選擇X射線波長，這樣做的好處就是能夠提升X射線的照射分辨率。掃描聲學(xué)應(yīng)用的檢測儀器主要是顯微鏡，能夠?qū)呻娐穬?nèi)部的相關(guān)缺陷進(jìn)行檢查以及分析，主要的監(jiān)測原理就是通過超聲波的電路內(nèi)部發(fā)射，能夠有效的在集成電路內(nèi)部進(jìn)行反饋，我們可以通過反饋的時(shí)間長短來整理相應(yīng)的波形，通過正常集成電路的波形進(jìn)行對比來分析出相應(yīng)的集成電路內(nèi)部缺陷。集成電路在塑封是出現(xiàn)水汽或者是電路中的元器件在高溫下?lián)p壞的檢測方法，通常情況下我們應(yīng)用掃描聲學(xué)檢查分析技術(shù)。集成電路的無損失效分析相較于有損失效分析，對于檢測樣品的損壞程度低，樣品的內(nèi)部信息不易被破壞，因而在現(xiàn)階段的集成電路失效分析過程中，占有了一席之地。

3.簡要敘述集成電路有損失效的分析技術(shù)

3.1針對失效集成電路進(jìn)行封裝開啟

集成電路的封裝開啟主要是對集成電路進(jìn)行開封操作，這一環(huán)節(jié)中我們要求盡量不要破壞集成電路內(nèi)部芯片的完整性以及電路。我們在開封過程中根據(jù)相應(yīng)的失效預(yù)測，采用不同的開封方式?，F(xiàn)階段使用的方式主要有3種，第一種是集成電路全剝離法；第二種是集成電路局部去除法；第三種是集成電路全自動(dòng)去除法。

3.2針對失效集成電路進(jìn)行電性技術(shù)分析

3.2.1失效集成電路的缺陷定位分析

集成電路失效分析中的缺陷定位是一項(xiàng)非常復(fù)雜并且困難的環(huán)節(jié)，失效分析只有確定了缺陷的具體位置才能夠有效的分析失效機(jī)理，同時(shí)判斷失效的具體特性。缺陷定位采用的方法主要有3種。第一種是顯微鏡缺陷定位；第二種是OBIRCH缺陷定位；第三種是液晶熱點(diǎn)缺陷定位，上述3種缺陷定位方式都能夠有效地對集成電路餓失效位置進(jìn)行確定。

3.2.2失效集成電路的電路技術(shù)分析

集成電路失效分析中的電路分析主要的依據(jù)就是電路中的芯片版圖以及相應(yīng)的原理圖，通過上述的圖紙?jiān)俳Y(jié)合集成電路芯片的具體失效現(xiàn)象，一步步地縮小集成電路芯片失效范圍，最后再通過探針設(shè)備的檢測技術(shù)來對芯片缺陷定位。

3.2.3失效集成電路的微探針技術(shù)檢測

微探針的作用是測量內(nèi)部器件上的電參數(shù)值，如工作點(diǎn)電壓、電流、伏安特性曲線等。微探針檢測技術(shù)一般是伴隨電路分析配合使用的，兩者的結(jié)合可以較快地搜尋失效器件。

3.3針對失效集成電路進(jìn)行物理技術(shù)分析

失效集成電路的物理技術(shù)分析現(xiàn)階段主要有3種方式。第一種是失效集成電路的聚焦離子束物理分析。第二種是失效集成電路的掃描電子專用顯微鏡物理分析。第三種是失效集成電路的VC定位物理分析技術(shù)。第四種是透射電子（TEM）顯微鏡物理分析。通過上述4種物理分析技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地了解集成電路的失效物理機(jī)理，為失效原因的確定提供了幫助。

［1］劉迪，陸堅(jiān)，梁海蓮，等. SOI專用集成電路的靜態(tài)電流監(jiān)測和失效分析［J］.固體電子學(xué)研究與進(jìn)展，2013（2）：23.

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［3］陳媛.液晶熱點(diǎn)檢測技術(shù)在集成電路失效定位中的應(yīng)用［C］.2010第十五屆可靠性學(xué)術(shù)年會論文集，2010.

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