集成電路的工作原理及可靠性分析

成都信息工程大學通信工程學院 四川 成都 610225

引言

集成電路是一種體積較小的半導體電子器件或者部件，它是經過氧化、光刻等半導體制造工藝，制作形成的半導體電子器件或部件。集成電路的廣泛應用使得我國的電路產業發展迅猛，但是同國外先進的技術相比，還有較大的進步空間。下面將對集成電路的工作原理及種類進行簡述，并著重分析集成電路的可靠性以及在未來的發展方向。

1 集成電路的工作原理及分類

1.1 集成電路的工作原理 將電路所需電容、電感等元件與布線連接在一起，制作在半導體晶片或者介質基片上，具有電路功能的小型化結構，被稱為集成電路?，F階段我國的集成電路都是采用硅作為主板材料，在晶片上利用各種工藝和技術形成半導體，將功能不同的電子元件經過加工和連接組成一種電路模型，形成集成電路。集成電路又被稱為半導體集成電路，因為集成電路大多數是利用半導體材料的電子空穴導電進行通電的，通過電流信號的傳輸完成集成電路的功能輸出。目前集成電路中半導體都是經過氧化、光刻、擴散、外延以及蒸鋁等工藝形成的，然后再將電阻、電容、二極管等集成元件連接到制作好的半導體上，最終形成半導體集成電路，半導體集成電路有圓、雙列直插式等形態，不同類型的集成電路具有不同的電路功能。

1.2 集成電路的分類 集成電路按照晶體管的數量可以分為小規模集成電路(SSI)、中規模集成電路(MSI)、大規模集成電路(LSI)、超大規模集成電路(VLSI)、特大規模集成電路(ULSI)和巨大規模集成電路(GSI)；根據制作工藝的不同可以分為膜形式集成電路和半導體形式集成電路；根據結構又分為數字集成電路和模擬集成電路等；根據導電類型又可以分為單極型集成電路和雙極型集成電路；集成電路還可以根據外形、用途等進行分類，不同的種類具有不同的特征和功能。

2 集成電路的失效及失效原因

集成電路的失效通常是由于制作工藝、組成元件、設計方面等不合理造成的，主要分為內部失效和外部失效兩種形式。內部失效就是在設計制作集成電路的時候，因為制作工藝不精湛，導致形成的半導體材料在功能和導電能力上具有一定的漏洞，最終導致集成電路的失效，隨著高新技術不斷應用于集成電路的制作中，使得集成電路的制作更加精準和高效，出現工藝上的疏漏現象越來越少；外部失效就是由于封閉集成裝置或是內、外部金絲鍵合時出現的失效，目前我國集成電路行業對封閉工藝和金絲鍵合工藝的要求不斷提升，使得外部失效的情況逐漸增加，所以應該采取有效的改良措施，減少集成電路的失效問題產生。

3 集成電路的可靠性分析

3.1 集成電路失效形式的控制措施 集成電路的物理失效模型分為靜電放電模型和抗閂鎖損傷模型，在集成電路的實際操作中，靜電放電失效和抗閂鎖失效是集成電路失效的絕大多數形式。集成電路生產商要想提升自身企業的形象和集成電子產品的銷量，就要解決集成電路模型的失效問題。生產廠家應該將靜電放電的等級與抗閂鎖能力作為集成電路元件的生產的指標，有效提高元件的質量，進而提高集成電路的使用壽命。還要對已經制作好的集成電路樣品進行檢測，避免失效的集成電路流入市場。在對集成電路失效的檢查過程中，也具有很多的檢查方式，例如對集成電路進行開封前的檢查，就是在不拆除集成電路外包裝的情況下進行檢查，查看集成電路是否具有失效的現象發生，對外觀進行仔細地分析，看看電線等裝置是否具有明顯的損壞，檢查焊接連接處是否有斷裂現象；還可以利用X射線進行外部的掃描檢測，一般有瑕疵的集成電路在X射線掃描后會呈現不一樣的影像。如果確認集成電路已經失效，就可以進行進一步的開封檢查，利用剝離法將電路外部與芯片進行分離，集中檢查內部的各個元件，這種方法雖然很直觀，但是卻將線路剪斷，導致無法進行通電測試，所以還可以利用局部去除法或是全自動法等進行集成電路失效性的檢測，對失效的集成電路進行合理地改進措施，保證集成電路的整體質量。

3.2 可靠性對集成電路發展的重要作用 集成電路在實際的生產和應用中，都是需要對相關的指標進行檢測的，通過真實的檢測來判定集成電路的可靠性等級，生產廠家在設計和試生產等過程中都會對集成電路的可靠性進行仔細地分析，使得集成電路的生產能夠更加順暢；而購買集成電路器件的用戶也會對集成電路的可靠性進行檢測，衡量自身購買該批器件的經濟利益。可以說集成電路的可靠性是這個市場發展的重要指標，只有加強集成電路的可靠性能，才能讓集成電路行業得到持續穩定的發展。

3.3 具有可靠性的集成電路的未來發展 雖然我國的集成電路產業在不斷更新，但是相對于很多的發達國家而言，各方面還有不小的差距，所以集成電路產業必須時刻具有創新精神，只有將可靠性作為產業發展的中心，將制作設備和先進的科學技術相結合才能打造一個全新的集成電路產業鏈。同時，政府相關部門也應該完善制度，給予集成電路產業更大的優惠措施，大力支持集成電路產業的進步和改革。

結語

綜上所述，是本人對集成電路的工作原理及可靠性的具體探析，希望對相關的集成電路生產商有所裨益，加強集成電路的可靠性，有效提升集成電路的質量，逐漸形成我國獨特的的集成電路產業鏈。