集成電路無(wú)損缺陷分析方法探討

李浩 彭森

摘 要：本文首先分析了集成電路主要內(nèi)容，并對(duì)集成電路失效無(wú)損分析現(xiàn)狀進(jìn)行全面闡述，集成電路缺陷分析是可靠性分析的重要手段，目前分析技術(shù)無(wú)法滿足集成電路無(wú)損分析實(shí)際需求，這就需要相關(guān)人員改變傳統(tǒng)的思路，加大對(duì)新方法的研究，從而找到合適的解決辦法。

關(guān)鍵詞：集成電路；無(wú)損分析；方法

近年來(lái)，伴隨科技不斷發(fā)展，為集成電路發(fā)展提供了有利條件，傳統(tǒng)的方法判斷集成電路是否失效，需要花費(fèi)大量的時(shí)間及人力，而且準(zhǔn)確性較低，本文提出一種新的方法，這對(duì)于提高集成電路可靠性有著重要影響。

1 集成電路概述

集成電路是電子設(shè)備的基本單元，在系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，集成電路的可靠性不僅影響著設(shè)備使用期限，還影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。缺陷檢測(cè)是確保集成電路質(zhì)量重要內(nèi)容，通過(guò)對(duì)集成電路進(jìn)行內(nèi)部分析，一方面能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)失效機(jī)理，工作人員能夠采取相應(yīng)的解決措施，另一方面能夠提高集成電路整體水平，避免受到外界因素的影響。集成電路無(wú)損缺陷檢測(cè)是社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果，是人們對(duì)電子產(chǎn)品的實(shí)際需求，伴隨信息技術(shù)不斷發(fā)展，電子設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)，需要使用壽命較長(zhǎng)、可靠性較高的集成電路，為了滿足這一需求，需要工作人員要做好性能參數(shù)檢測(cè)工作，但受一些因素的影響，在復(fù)雜的環(huán)境下工作會(huì)使得集成電路失效，因此，失效分析具有重要作用。

2 集成電路失效無(wú)損分析現(xiàn)狀

目前用于集成電路內(nèi)部失效主要有幾種技術(shù)：其一，傳統(tǒng)的掃描電子顯微技術(shù)。這種技術(shù)主要是對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)電子顯微鏡及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷部位，但這種技術(shù)是有損分析的一部分，需要借助外界因素的配合才能對(duì)樣品進(jìn)行有效檢查，并且對(duì)于工作人員有著較高要求，常常需要專(zhuān)業(yè)人才進(jìn)行操作，需要花費(fèi)較大的成本。其二，皮秒觀測(cè)電路分析。主要通過(guò)探測(cè)電路中晶體管狀態(tài)對(duì)光子進(jìn)行有效分析，由于晶體管常常在集成電路的下面，皮秒觀測(cè)電路不能穿過(guò)金屬層觀測(cè)到光子，并且這一技術(shù)對(duì)于操作環(huán)境有著較高要求，需要在真空中進(jìn)行測(cè)量，整個(gè)操作過(guò)程較為繁瑣。其三，超導(dǎo)量子干涉儀。集成電路在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有電流經(jīng)過(guò)，電流會(huì)使得集成電路表面產(chǎn)生一定程度上的磁場(chǎng)，但由于缺陷的存在，使得電流與正常情況下的集成電路有一定差距，這就需要工作人員進(jìn)行探測(cè)磁場(chǎng)分布，這樣不但能夠了解電流分布情況，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)集成電路存在的缺陷，找到集成電路存在故障的位置，進(jìn)而采取相應(yīng)的解決措施。超導(dǎo)量子干涉儀需要花費(fèi)較多的資金，如果企業(yè)經(jīng)濟(jì)條件有限，很難運(yùn)用此種技術(shù)，并且這種技術(shù)需要在低溫條件下工作，對(duì)于操作環(huán)境有著較高要求，會(huì)給超導(dǎo)量子干涉儀的實(shí)用性帶來(lái)較大影響。其四，弱磁無(wú)損分析系統(tǒng)。前面分析的幾種技術(shù)都是有損分析，并不適合集成電路無(wú)損缺陷分析，而此種技術(shù)能夠滿足無(wú)損分析實(shí)際需求，弱磁無(wú)損分析系統(tǒng)具有較高的靈敏度，對(duì)于工作環(huán)境沒(méi)有太大要求，為工作人員帶來(lái)較大的便利性，能夠提高工作效率。

3 弱磁無(wú)損分析系統(tǒng)分析

3.1 工作原理

弱磁無(wú)損分析系統(tǒng)主要由高靈敏度傳感器組、信號(hào)放大與處理電路等組成，工作人員要按照規(guī)定要求對(duì)驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行有效連接，對(duì)集成電路進(jìn)行合理檢測(cè)，這樣會(huì)使得電路內(nèi)部形成電流回路，進(jìn)而導(dǎo)致磁場(chǎng)的產(chǎn)生。傳感器組通過(guò)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)較弱，工作人員對(duì)其進(jìn)行放大處理后能夠得到相應(yīng)的電信號(hào)。當(dāng)計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行控制時(shí)，能夠使樣品臺(tái)發(fā)生移動(dòng)，這樣傳感器組掃過(guò)集成電路表面時(shí)就能獲得想要的信息，這樣不但能夠?qū)呻娐愤M(jìn)行精準(zhǔn)定位，還能對(duì)集成電路進(jìn)行有效處理。激光導(dǎo)航顯微具有高精度數(shù)碼成像作用，不但能夠精準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行定位，為工作人員提供重要參考依據(jù)，還能提高工作人員對(duì)系統(tǒng)的分辨能力，從而達(dá)到預(yù)期的目的。鎖相放大器主要通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)源來(lái)獲得相應(yīng)的信息，一方面能夠減少噪聲的產(chǎn)生，另一方面能夠營(yíng)造一個(gè)良好的環(huán)境，提高操作的準(zhǔn)確性。

3.2 組成部分

其一，高靈敏度傳感器組。其包括兩個(gè)方面內(nèi)容，首先，磁隧道結(jié)傳感器。在系統(tǒng)中運(yùn)用傳感器組不但能夠?qū)Υ艌?chǎng)進(jìn)行有效檢測(cè)，還能提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，及時(shí)獲取相應(yīng)的信息，提高信息的時(shí)效性。磁隧道結(jié)傳感器主要通過(guò)電子束光刻蝕技術(shù)來(lái)完成，在操作過(guò)程中，工作人員要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方法，充分發(fā)揮出隧道結(jié)整體性能，減少噪音的產(chǎn)生。隧道結(jié)對(duì)于隧道絕緣層有著較高要求，如果隧道絕緣層質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的要求，會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)一定損害，這就需要工作人員運(yùn)用掃描濺射方法確保絕緣層整體較為均勻，從而降低結(jié)電阻。其次，傳感器放大電路的設(shè)計(jì)。工作人員可以把傳感器磁電阻轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，一般情況下通過(guò)分壓電路、惠斯通橋電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的，由于分壓電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，工作人員在操作時(shí)較為便捷，但也有一定缺陷，分壓電路的靈敏度相對(duì)較低，不能對(duì)背景噪聲進(jìn)行有效消除。盡管惠斯通橋電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但具有較高的靈敏度，不容易受到外界因素的影響，而且能夠把磁電阻轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，大多數(shù)情況工作人員都用這種方法進(jìn)行操作。

其二，信號(hào)放大與處理電路。主要包括鎖相放大電路、接口電路等，傳感器靈敏度是系統(tǒng)重要參數(shù)之一，對(duì)于系統(tǒng)的分辨力有著重要影響，涉及兩個(gè)方面內(nèi)容，一是對(duì)于磁場(chǎng)而言，傳感器具有較高的靈敏度，而是傳感器能夠降低噪聲，并對(duì)電路進(jìn)行有效檢測(cè)。鎖相放大器在無(wú)損缺陷分析中重要組成部分，不僅具有良好的等效信噪比，而且能夠?qū)呻娐愤M(jìn)行有效控制。

其三，高精度移動(dòng)定位系統(tǒng)。包括兩個(gè)部分，首先，移動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)。這一系統(tǒng)主要由桶架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，當(dāng)樣品固定在樣品臺(tái)上時(shí)，工作人員可以對(duì)樣品臺(tái)進(jìn)行平面移動(dòng)，使精度達(dá)到規(guī)定的要求，從而提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。其次，激光導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)主要在封閉的環(huán)境中進(jìn)行操作，為了避免受到電磁脈沖的影響，工作人員運(yùn)用閉合回路進(jìn)行操作，這樣不但能夠?qū)悠愤M(jìn)行準(zhǔn)確定位，還能為工作人員提供相應(yīng)的參考信息。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的集成電路無(wú)損缺陷分析方法主要以弱磁探測(cè)技術(shù)為主，通過(guò)這一技術(shù)能夠?qū)呻娐愤M(jìn)行合理判斷，看其工藝是否存在缺陷、集成電路是否存在線路損壞等。

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作者簡(jiǎn)介

李浩，邵陽(yáng)學(xué)院國(guó)際學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生