集成电路无损缺陷分析方法探讨.docx

集成电路无损缺陷分析方法探讨 李浩 彭森摘 要：本文首先分析了集成电路主要内容，并对集成电路失效无损分析现状进行全面阐述，集成电路缺陷分析是可靠性分析的重要手段，目前分析技术无法满足集成电路无损分析实际需求，这就需要相关人员改变传统的思路，加大对新方法的研究，从而找到合适的解决办法。关键词：集成电路；无损分析；方法近年来，伴随科技不斷发展，为集成电路发展提供了有利条件，传统的方法判断集成电路是否失效，需要花费大量的时间及人力，而且准确性较低，本文提出一种新的方法，这对于提高集成电路可靠性有着重要影响。1 集成电路概述集成电路是电子设备的基本单元，在系统中起着至关重要的作用，集成电路的可靠性不仅影响着设备使用期限，还影响着企业的经济效益。缺陷检测是确保集成电路质量重要内容，通过对集成电路进行内部分析，一方面能够及时发现失效机理，工作人员能够采取相应的解决措施，另一方面能够提高集成电路整体水平，避免受到外界因素的影响。集成电路无损缺陷检测是社会发展的必然结果，是人们对电子产品的实际需求，伴随信息技术不断发展，电子设备越来越先进，需要使用寿命较长、可靠性较高的集成电路，为了满足这一需求，需要工作人员要做好性能参数检测工作，但受一些因素的影响，在复杂的环境下工作会使得集成电路失效，因此，失效分析具有重要作用。2 集成电路失效无损分析现状目前用于集成电路内部失效主要有几种技术：其一，传统的扫描电子显微技术。这种技术主要是对样品进行检测，通过电子显微镜及时发现缺陷部位，但这种技术是有损分析的一部分，需要借助外界因素的配合才能对样品进行有效检查，并且对于工作人员有着较高要求，常常需要专业人才进行操作，需要花费较大的成本。其二，皮秒观测电路分析。主要通过探测电路中晶体管状态对光子进行有效分析，由于晶体管常常在集成电路的下面，皮秒观测电路不能穿过金属层观测到光子，并且这一技术对于操作环境有着较高要求，需要在真空中进行测量，整个操作过程较为繁琐。其三，超导量子干涉仪。集成电路在运行过程中会有电流经过，电流会使得集成电路表面产生一定程度上的磁场，但由于缺陷的存在，使得电流与正常情况下的集成电路有一定差距，这就需要工作人员进行探测磁场分布，这样不但能够了解电流分布情况，还能及时发现集成电路存在的缺陷，找到集成电路存在故障的位置，进而采取相应的解决措施。超导量子干涉仪需要花费较多的资金，如果企业经济条件有限，很难运用此种技术，并且这种技术需要在低温条件下工作，对于操作环境有着较高要求，会给超导量子干涉仪的实用性带来较大影响。其四，弱磁无损分析系统。前面分析的几种技术都是有损分析，并不适合集成电路无损缺陷分析，而此种技术能够满足无损分析实际需求，弱磁无损分析系统具有较高的灵敏度，对于工作环境没有太大要求，为工作人员带来较大的便利性，能够提高工作效率。3 弱磁无损分析系统分析3.1 工作原理弱磁无损分析系统主要由高灵敏度传感器组、信号放大与处理电路等组成，工作人员要按照规定要求对驱动电源进行有效连接，对集成电路进行合理检测，这样会使得电路内部形成电流回路，进而导致磁场的产生。传感器组通过电流所产生的磁场相对较弱，工作人员对其进行放大处理后能够得到相应的电信号。当计算机对电路进行控制时，能够使样品台发生移动，这样传感器组扫过集成电路表面时就能获得想要的信息，这样不但能够对集成电路进行精准定位，还能对集成电路进行有效处理。激光导航显微具有高精度数码成像作用，不但能够精准对样品进行定位，为工作人员提供重要参考依据，还能提高工作人员对系统的分辨能力，从而达到预期的目的。锁相放大器主要通过驱动信号源来获得相应的信息，一方面能够减少噪声的产生，另一方面能够营造一个良好的环境，提高操作的准确性。3.2 组成部分其一，高灵敏度传感器组。其包括两个方面内容，首先，磁隧道结传感器。在系统中运用传感器组不但能够对磁场进行有效检测，还能提高检测结果的准确性，及时获取相应的信息，提高信息的时效性。磁隧道结传感器主要通过电子束光刻蚀技术来完成，在操作过程中，工作人员要根据实际情况选择合适的方法，充分发挥出隧道结整体性能，减少噪音的产生。隧道结对于隧道绝缘层有着较高要求，如果隧道绝缘层质量没有达到规定的要求，会给系统带来一定损害，这就需要工作人员运用扫描溅射方法确保绝缘层整体较为均匀，从而降低结电阻。其次，传感器放大电路的设计。工作人员可以把传感器磁电阻转化成电信号，一般情况下通过分压电路、惠斯通桥电路来实现这一目的，由于分压电路结构较为简单，工作人员在操作时较为便捷，但也有一定缺陷，分压电路的灵敏度相对较低，不能对背景噪声进行有效消除。尽管惠斯通桥电路结构较为复杂，但具有较高的灵敏度，不容易受到外界因素的影响，而且能够把磁电阻转化为电信号，大多数情况工作人员都用这种方法进行操作。其二，信号放大与处理电路。主要包括锁相放大电路、接口电路等，传感器灵敏度是系统重要参数之一，对于系统的分辨力有着重要影响，涉及两个方面内容，一是对于磁场而言，传感器具有较高的灵敏度，而是传感器能够降低噪声，并对电路进行有效检测。锁相放大器在无损缺陷分析中重要组成部分，不仅具有良好的等效信噪比，而且能够对集成电路进行有效控制。其三，高精度移动定位系统。包括两个部分，首先，移动伺服机构。这一系统主要由桶架结构进行有效设计，当样品固定在样品台上时，工作人员可以对样品台进行平面移动，使精度达到规定的要求，从而提高实验的准确性。其次，激光导航监控系统。这一系统主要在封闭的环境中进行操作，为了避免受到电磁脉冲的影响，工作人员运用闭合回路进行操作，这样不但能够对样品进行准确定位，还能为工作人员提供相应的参考信息。4 结语本文提出的集成电路无损缺陷分析方法主要以弱磁探测技术为主，通过这一技术能够对集成电路进行合理判断，看其工艺是否存在缺陷、集成电路是否存在线路损坏等。参考文献1方惠蓉. 数字电路在线故障检测技术分析J. 电子技术与软件工程，2014（23）：97-99.2冯珊珊. 刍议数字电路在线故障检测技术J. 信息通信，2015（12）：271-272.3冯珊珊. 刍议数字电路在线故障检测技术J. 数字技术与应用，2015（12）：242.4赵洧. 数字电路在线故障检测技术分析J. 电子技术与软件工程，2016（06）：106.5张彪，杜奇功，刘海军，虎帅. 关于高速数字电路设计技术的研究J. 科技创新与应用，2016（20）：78-79.6曾繁态. EDA工程概论M .北京：清华大学出版社，2003.7潘松，黄继业. EDA技术与VHDLM.北京：清华大学出版社，2009.8潘志浪. 基于FPGA的DDS信号源的设计D.武汉：武汉理工大学，2007.9闫玉德. 单片微型计算机原理与设计M.北京： 中国电力出版社， 2010.作者简介李浩，邵阳学院国际学院电子科学与技术专业学生 -全文完-