集成電路無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，并對集成電路失效無損分析現(xiàn)狀進行全面闡述，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)無法滿足集成電路無損分析實際需求，這就需要相關(guān)人員改變傳統(tǒng)的思路，加大對新方法的研究，從而找到合適的解決辦法。

關(guān)鍵詞：集成電路；無損分析；方法

近年來，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，需要花費大量的時間及人力，而且準確性較低，本文提出一種新的方法，這對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)濟效益。缺陷檢測是確保集成電路質(zhì)量重要內(nèi)容，通過對集成電路進行內(nèi)部分析，一方面能夠及時發(fā)現(xiàn)失效機理，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。集成電路無損缺陷檢測是社會發(fā)展的必然結(jié)果，是人們對電子產(chǎn)品的實際需求，伴隨信息技術(shù)不斷發(fā)展，電子設(shè)備越來越先進，需要使用壽命較長、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)檢測工作，但受一些因素的影響，在復(fù)雜的環(huán)境下工作會使得集成電路失效，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)主要是對樣品進行檢測，通過電子顯微鏡及時發(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樣品進行有效檢查，并且對于工作人員有著較高要求，常常需要專業(yè)人才進行操作，需要花費較大的成本。其二，皮秒觀測電路分析。主要通過探測電路中晶體管狀態(tài)對光子進行有效分析，由于晶體管常常在集成電路的下面，皮秒觀測電路不能穿過金屬層觀測到光子，并且這一技術(shù)對于操作環(huán)境有著較高要求，需要在真空中進行測量，整個操作過程較為繁瑣。其三，超導(dǎo)量子干涉儀。集成電路在運行過程中會有電流經(jīng)過，電流會使得集成電路表面產(chǎn)生一定程度上的磁場，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行探測磁場分布，這樣不但能夠了解電流分布情況，還能及時發(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，進而采取相應(yīng)的解決措施。超導(dǎo)量子干涉儀需要花費較多的資金，如果企業(yè)經(jīng)濟條件有限，很難運用此種技術(shù)，并且這種技術(shù)需要在低溫條件下工作，對于操作環(huán)境有著較高要求，會給超導(dǎo)量子干涉儀的實用性帶來較大影響。其四，弱磁無損分析系統(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損缺陷分析，而此種技術(shù)能夠滿足無損分析實際需求，弱磁無損分析系統(tǒng)具有較高的靈敏度，對于工作環(huán)境沒有太大要求，為工作人員帶來較大的便利性，能夠提高工作效率。

3 弱磁無損分析系統(tǒng)分析

3.1 工作原理

弱磁無損分析系統(tǒng)主要由高靈敏度傳感器組、信號放大與處理電路等組成，工作人員要按照規(guī)定要求對驅(qū)動電源進行有效連接，對集成電路進行合理檢測，這樣會使得電路內(nèi)部形成電流回路，進而導(dǎo)致磁場的產(chǎn)生。傳感器組通過電流所產(chǎn)生的磁場相對較弱，工作人員對其進行放大處理后能夠得到相應(yīng)的電信號。當計算機對電路進行控制時，能夠使樣品臺發(fā)生移動，這樣傳感器組掃過集成電路表面時就能獲得想要的信息，這樣不但能夠?qū)呻娐愤M行精準定位，還能對集成電路進行有效處理。激光導(dǎo)航顯微具有高精度數(shù)碼成像作用，不但能夠精準對樣品進行定位，為工作人員提供重要參考依據(jù)，還能提高工作人員對系統(tǒng)的分辨能力，從而達到預(yù)期的目的。鎖相放大器主要通過驅(qū)動信號源來獲得相應(yīng)的信息，一方面能夠減少噪聲的產(chǎn)生，另一方面能夠營造一個良好的環(huán)境，提高操作的準確性。

3.2 組成部分

其一，高靈敏度傳感器組。其包括兩個方面內(nèi)容，首先，磁隧道結(jié)傳感器。在系統(tǒng)中運用傳感器組不但能夠?qū)Υ艌鲞M行有效檢測，還能提高檢測結(jié)果的準確性，及時獲取相應(yīng)的信息，提高信息的時效性。磁隧道結(jié)傳感器主要通過電子束光刻蝕技術(shù)來完成，在操作過程中，工作人員要根據(jù)實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)對于隧道絕緣層有著較高要求，如果隧道絕緣層質(zhì)量沒有達到規(guī)定的要求，會給系統(tǒng)帶來一定損害，這就需要工作人員運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。工作人員可以把傳感器磁電阻轉(zhuǎn)化成電信號，一般情況下通過分壓電路、惠斯通橋電路來實現(xiàn)這一目的，由于分壓電路結(jié)構(gòu)較為簡單，工作人員在操作時較為便捷，但也有一定缺陷，分壓電路的靈敏度相對較低，不能對背景噪聲進行有效消除。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，大多數(shù)情況工作人員都用這種方法進行操作。

其二，信號放大與處理電路。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，對于系統(tǒng)的分辨力有著重要影響，涉及兩個方面內(nèi)容，一是對于磁場而言，傳感器具有較高的靈敏度，而是傳感器能夠降低噪聲，并對電路進行有效檢測。鎖相放大器在無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行有效控制。

其三，高精度移動定位系統(tǒng)。包括兩個部分，首先，移動伺服機構(gòu)。這一系統(tǒng)主要由桶架結(jié)構(gòu)進行有效設(shè)計，當樣品固定在樣品臺上時，工作人員可以對樣品臺進行平面移動，使精度達到規(guī)定的要求，從而提高實驗的準確性。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)境中進行操作，為了避免受到電磁脈沖的影響，工作人員運用閉合回路進行操作，這樣不但能夠?qū)悠愤M行準確定位，還能為工作人員提供相應(yīng)的參考信息。

4 結(jié)語

本文提出的集成電路無損缺陷分析方法主要以弱磁探測技術(shù)為主，通過這一技術(shù)能夠?qū)呻娐愤M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。

參考文獻

[1]方惠蓉. 數(shù)字電路在線故障檢測技術(shù)分析[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2014（23）：97-99.

[2]馮珊珊. 芻議數(shù)字電路在線故障檢測技術(shù)[J]. 信息通信，2015（12）：271-272.

[3]馮珊珊. 芻議數(shù)字電路在線故障檢測技術(shù)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（12）：242.

[4]趙洧. 數(shù)字電路在線故障檢測技術(shù)分析[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2016（06）：106.

[5]張彪，杜奇功，劉海軍，虎帥. 關(guān)于高速數(shù)字電路設(shè)計技術(shù)的研究[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（20）：78-79.

[6]曾繁態(tài). EDA工程概論[M ].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[7]潘松，黃繼業(yè). EDA技術(shù)與VHDL[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[8]潘志浪. 基于FPGA的DDS信號源的設(shè)計[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2007.

[9]閆玉德. 單片微型計算機原理與設(shè)計[M].北京： 中國電力出版社， 2010.

作者簡介

李浩，邵陽學(xué)院國際學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生