浅析电测试在集成电路失效分析中的应用
发表时间：2019-01-17T11:46:41.903Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：陈蕾蕾
[导读] 摘要：集成电路失效分析的一个关键环节就是对故障进行复现，也就是在分析过程中要对集成失效的情况进行判断，观察其是否与委托方所提供的数据一致。
（西安庆安电气控制有限责任公司陕西西安市 710077）
摘要：集成电路失效分析的一个关键环节就是对故障进行复现，也就是在分析过程中要对集成失效的情况进行判断，观察其是否与委托方所提供的数据一致。在分析过程中应当尽量确保数据的准确性，双方对器件的数据描述应当尽量一致、准确，以便后续工作的正常开展。本文就电测试在集成电路失效分析中的应用情况进行了简要分析，以供参阅。
关键词：电测试；集成电路；失效分析；应用
1电测试在电路失效分析中的重要性
集成电路失效分析中涉及的失效模式一般以电性能功能失效、电性能参数失效比例最大。电性能功能失效主要指开短路失效，逻辑输出不正确或模拟输出错误；电性能参数失效主要指诸如电压、电流、电阻、温度系数、失调电压、开关参数等详细的电参数失效。失效分析的一个重要过程就是故障复现，也就是要判断出失效的情况是否是和委托方提供的失效模式是一致的，委托方描述的情况是否真实可靠，做到双方对器件的失效情况意见一致。可见在失效分析中遇到的集成电路电性能失效模式时，必然会用到一些半导体单管或集成电路测试测量设备（仪器）进行检测。没有准确的测量和测试就不能判断电性能失效情况，也就无法开展进一步的分析工作。 2集成电路失效分析中仪器设备的应用情况
2.1电性能参数失效
对于电能失效的电路测试时需要对已有的测试向量进行使用，如果已有的向量无法满足测试要求，应当编一些简单的测试向量，然后通过测试设备完成具体参数测量，否则无法获取电性能参数失效的具体情况，从而也无法对故障进行定位。如果电路的管脚多，在特定的向量组合下电路出现了失效情况，此时在对集成电路进行测量时如果不使用大型测量设备，那么就无法对线路的故障进行验证。此外，在对超大规模、大规模集成线路电路在静态功耗、输入漏电的验证过程中，如果不合理的利用代行集成电路测试设备，测量验证工作的可靠程度将会降低，同时验证工作也将会变得更加复杂。例如，对静态功耗电流测试时，输入管脚一般都被设置在一个特点的状态，如果管脚的数量较少，还可以通过手工进行连接，但是如果管脚的数量多到一定程度，实际操作起来将会十分麻烦，而且可靠性无法得到保障，将会对测量结果的准确性产生直接影响。在对输入漏电进行测量时，同样要将各个管脚设置到一个特定的状态，同时也要对大型测试设备进行合理应用。
2.2将测试设备作为信号源
集成电路失效分析中使用的小型测试仪在应用上可以与扫描电镜配合应用，在扫描镜样样品室中的集成电路加信号对样品的电压程度观察，从而实现对金属布线连接情况的观察，大型设备则可以与电子束探针测试设备进行直接相连，从而为集成电路芯片提供合理的驱动信号，然后利用通过电子束探针对电路波形或通过扫描静电图功能，来看导线的电压程度和逻辑状态图，实现对集成电路的分析。在如使用光发射显微镜或红外热像仪对电路发生的现象进行观察时，如果将测试仪作为驱动，那么整个测试将会变得方便许多，在测试过程中，可以适当的对输入状态进行改变，适当对内部电路的发热发光情况加以考虑。
2.3集成电路抗静电能力
集成电路的抗静电能力是集成电路的一个极为重要的指标。抗静电测试设备在对集成电路的管脚按一定的标准施加静电应力（一般称为打静电）后要判断电路的好坏，采用打静电设备上的二极管特性测试方式显得精度不够，除非是很严重的失效，否则还得靠集成电路测试设备来评判。另外对一些在失效分析时进行聚焦离子束（FIB）修补的电路也要用测试仪来进行测试，以判断修补的效果。一般电路失效分析用的测试设备最好具备如波形（向量）编程容易、电源电压或信号可调幅度比较大、通道设置灵活、各种封装的适配器比较齐全、测量精度高等特点，也就是各种功能变化比较灵活方便的测试仪器设备在失效分析中是最好用的。失效分析中要记录各种证据。现在很多测量测试设备仪器都具有记录功能，这样就可以方便地把集成电路的如输出特性曲线、转移特性曲线、击穿特性曲线、电路的波形图以及相关的数据作为证据记录下来，使失效分析报告更有说服力。在自动测试设备（ATE）的测试过程中可把测试结果记录下来供统计分析用，通过对测试结果的分析可以改进工艺和设计，提高电路的可靠性和成品率。
3印制电路板的失效分析
印制电路板是集成电路中的关键元件，其会受到温度的变化影响，而现在的许多设备都需要在不同的环境中应用。温度经常会发生不定项的化，因此为了确保印制电路板的合理应用，需要对进行失效进行详细分析。面以对通过对一个实例，对电测式在集成电路失效分析中的应用进行分析。①在对印制电路板的失效进行分析时，首先需要对其外观进行检查，如果焊接处存在裂痕，需要进行补焊。②分析切片和SEM。虚焊是印制电路板中比较常见的一种故障。焊接动作能够焊牢，主要是因为焊锡与底金属铜之间产生了一种合金化合物，一些金属在发生紧密接触时，会发生原子转移，从而工程一种与很近显示的“化合物”。以失效点为电镀铜孔的印制电路为例，在分析上可以通过SEM对铜锡之间的共化物是否正常做出准确判断。
结束语
总而言之，集成电路的失效分析离不开功能强大的测试设备，要把测试设备很好地用于失效分析还要靠测试和分析人员的不断努力。作为失效分析工作者，我们将密切关注集成电路新技术的发展，关注故障的分析方法与设备，加强用测试设备进行失效分析故障定位的研究工作。
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