集成电路器件的检测与失效分析

虞铭张森

摘要:集成电路产业是现代电子信息产业的基础和核心。随着全球信息化、网络化和数字经济的迅速发展，集成电路产业在国民经济中的地位越来越重要，已成为支撑中国发展的战略物资，是国家实力竞争的战略制高点。它以无穷的变革创新和极强的渗透力，推动着信息产业的快速发展。集成电路行业中上游的对外依赖度长期居高。本文主要就集成电路器件的检测与失效进行了分析。

关键词：集成电路器件；检测；失效

引言

各行各业的发展已经离不开集成电路的支持，而时代也朝着信息化的方向发展，随着集成电路的不断创新，其稳定性也应当随之不断上升，因此加强对集成电路的检测具有重要意义，对其失效分析流程的掌握具有重要作用。

1集成电路检测的特点

在检测集成电路的失效情况前，首先要了解集成电路的内部组成结构，基本电路的走向也需要工作人员有效掌握，包括引线引脚走向、引脚波形状态等等，同时也需要确定各项参数，防止引发各项引脚短路等情况。在采用示波器测试波形或者带电测量集成电路时，要避免出现短路的情况，采取规范化的操作方式测量外围电路。而在测试过程中则要保证各个焊点的牢固性，切记不可出现虚焊的情况。而在焊接过程中所采取的方法，务必要科学准确，以此完成内热式烙铁。完成焊接作业以后，要在相应的条件下才可通电测试，首先要保证焊接牢固且没有短路的情况，才可以通电。在应用接地设备测试时必须要有无隔离变压器。在具体测试集成电路过程中，工作人员并不了解设备的实际性质，如果不采取正确方式，电路很容易出现短路，导致其他器件受到影响。而对于电烙铁，则需要采取绝缘操作法，切记不可带电完成操作，要确保电烙铁的绝缘性。尤其是MOS电路焊接，工作人员一定要按照流程标准开展焊接作业。如果集成电路出现损坏，也要结合具体情况给出结论。这主要是由于集成电路在常态下处于耦合状态，如果各个电路发生改变，这种结果也会发生改变，但电路实际可能没受到影响。同时也要关注电路的实际散热情况，掌握散热器的运行情况。这主要是由于在运行过程中会产生大量的热量，如若不能保证其散热效果，则容易引发电路损坏。而在测量集成电路的引脚电压时，为了减小误差，则可以使用内阻较大的测试仪器。

2集成电路的性能检测

2.1静态测试

静态测试的方法是：在规定的电源电压范围内，在输出端不接任何负载的情况下，将各输入端分别接入一定的电平。测量输入、输出端的高低电平是否符合规定值，并按真值表判断逻辑关系是否正确。静态测试可以用数字逻辑实验箱、逻辑电平笔、万用表等完成。用万用表测量静态测试的步骤如下：(1)将器件插入面板上的插座中，接好电源电压。(2)把各个输入端分别接地(为逻辑0)或接电源(为逻辑1)，按真值表规定的输入逻辑电平分别测量输出电压值，判断器件的逻辑功能是否正确。(3)进行静态测试时，如果发现器件的逻辑关系不符，不能就此轻易判定此器件有问题而不能用，此时，应作如下检查：电源是否确实接入，电源电压是否符合规定值，是否稳定；共地点是否有问题；多余的输入端的处理有无问题，尤其是要注意CMOS器件的输入端不能悬空，必须接上相应的逻辑电平；器件的引脚的辨认是否有问题；有关输入端所加入的电平是否正确；各接地点是否可靠；输出端是否有潜在的负载。

2.2动态测试

动态测试的方法是：在输入端加入合适的脉冲信号，根据输入、输出波形分析逻辑关系是否正确。通常用示波器进行动态测试，观察其输入、输出波形与标准波形是否相同。

3集成电路失效形式与流程分析

ESD静电放电模式与LATCH-UP损伤模式组成两种集成电路失效形式。而ESD静电放电模式又分为三个种类：（1）HBM人体放电模型；（2）MM机器放电模型；（3）CDM充电器件模型。人体放电模型主要是模仿人体走动及其他影响因素产生的累积静电，然后再去接触IC，那么人体上的静电则会从碰触的位置传至IC内，如若IC的一端能够形成放电路径，那么则会从接地脚位放电。充电器件模型主要是为了达到对地放电的目的，在与地面基础过程中利用管脚与带电器件，使得器件失效。对于机器模型而言，则是模拟在机器生产过程中所形成的放电损伤，此种模型与人体放电模型的主要区别在于电阻小，电容大。

4集成电路失效分析过程研究

在检测集成电路失效情况时，主要按照四步完成失效分析，包括无损失效分析、开封镜检、开电性分析以及物理分析通过对四种方法的精准使用，能够及时找出集成电路失效点，精准分析与定位各项问题。

4.1无损失效分析

无损失效分析，顾名思义就是在判定样品失效大概情况时，不可破坏样品。当前主要分为三种形式，分别为：外观分析、X射线分析以及扫描显微镜检测。外观分析就是利用人眼直接观察样品，判断电路的外观是否出现损伤等情况。X射线分析就是利用X射线的透视功能，检测集成电路的引线失效情况。扫描声学显微镜检测则是发挥超声波的功能，完成检测，此分析法可以精准出器件内部可能发生的问题，一般常用于集成电路受到水气或者高温影响造成的问题。

4.2开封镜检

开封镜检法更适用于集成电路已经失效的情况，集成电路之间存在一定差异，所以要结合其具体特点采取此项处理方法，如：全剥离法、局部去除法以及全自动化。全剥离法就是去除集成电路的其他外路，保留其芯片即可，而后观测其内部电路情况。此种方式会损坏内部电路的各个引线，无法进行后续的通电测试。局部去除法则是利用研磨机研磨芯片上的树脂。此种方式不会造成芯片内电路引线的损坏，在开封后仍然能够开展通电测试。全自动法则是利用硫酸喷射，开封处理固定区域。

4.3开电性分析

在集成电路失效的情况下，可以进行开电性分析。一般情况下，电芯分析技术主要分为缺陷定位电路分析法以及微探针检测技术。缺陷定位则是针对具体出现缺陷位置，针对性的制定解决策略，采用具体检测技术包括OBIRCH技术、Emission显微镜技术，而液晶热点检测技术也适用于其中。电路分析法就是对集成电路的图纸及芯片图纸进行有效分析，先大致检测，而后缩小范围，结合微探针检测技术完成定位。微探针检测技术的使用大多结合电路分析法而展开，能够有效检测出内部器件的各项参考数值。

4.4物理分析

物理分析法包括四种：（1）聚焦离子束；（2）扫描电子显微镜；（3）透射电子显微镜；（4）VC定位术。聚焦离子束主要是将集成电路切割出侧面，以此来细致观察电路情况。与传统研磨法相比，此技术更加精准，能够提高失效检测的准确率。扫描电子显微镜能够呈现出集成电路的最终图像，并对其进行深入研究。透射电子显微镜与扫描电子显微镜对比，其分辨率更高，能够清晰地反馈出集成电路出现的问题，并对问题展开探讨，而在排查各项缺陷时也能够更加精准。VC定位技术源于SEM以及FIB技术，是这两项技术升级之后所形成，能够精准定位集成电路所形成的问题，也能够确定缺陷位置。定位技术主要是利用电子束与离子束的功能，及时掌握电路板表面电势的差异，而后通过电子屏幕显现出差异亮度，根据亮度的不同形成对比，寻找存在异常亮度的地方，然后再确定失效点。

结束语

通过对集成电路应用与发展的探究，掌握集成电路对现代生活的重要性，并分析集成电路检测的注意事项，针对其失效形式及失效分析过程的探究。集成电路推动了时代的进步，是信息化建设的主力军，对失效产品进行精准定位，进而满足当前集中电路的发展需求。

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