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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。
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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

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