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ic交易网：如何在集成度越来越高的芯片里查找故障点
- 发布日期：2024-11-14 08:13 点击次数：138 随着科学技术的进步，智能产品日益增多。从计算机和智能手机到汽车电子和人工智能，它们现在在我们的生产和生活中无处不在。他们发展的关键是驱动内部信号的半导体芯片。
我们在这里谈论的半导体是集成电路或大规模集成电路。制造的芯片可以分为逻辑芯片、存储芯片、模拟芯片和功率器件。根据摩尔定律(Moore Law)，集成电路上可容纳的器件数量每18-24个月翻一番，这将使更多的科技应用得以逐步实现和优化。随着应用场景和市场的扩大，对半导体芯片的需求无疑会增加，对其质量的要求也会提高。例如，在汽车行业，除了传统的汽车电子产品，还有许多人关注自动驾驶。对于这种与人身安全高度相关的汽车芯片，其性能必须在高温、低温、潮湿、老化、长期工作等因素下保持稳定。因此，无论是从半导体芯片的研发设计到前一个过程，后一个过程，甚至最后的应用，每一个过程都需要必要的测试来护航。
芯片制造工艺概述
对于芯片制造商来说，仅仅知道芯片是否符合标准，以消除不良产品并保证输出产品的质量是远远不够的。我们还需要“知道为什么”，以确保收益率，跟踪来源，节省成本，为企业创造更高的效益。因此，围绕这一主题，将进行一系列测试，我们称之为半导体故障分析。其意义在于确定半导体芯片的失效模式和失效机理，从而追究责任并提出纠正措施，防止问题再次发生。失败分析和测试就像“追逐邪恶”。通过初步的证据锁定怀疑的范围，然后通过各种方法获取更多的证据，一步步锁定，通过层层的“怀疑”获得最终的真理。在检查过程中，一般来说，制造商将首先对要检查的半导体晶片或管芯实施传统的电气测量。一方面，确定芯片中是否存在故障。一方面，如果故障确实存在，它还可以为后续的故障分析提供必要的信息。
通过许多工艺处理过的晶片是切割芯片的来源。
然而，为了达到溯源的目的，单靠传统的电气测试是远远不够的。还需要进一步了解缺陷的具体位置，甚至恢复故障场景和模式，以了解故障机制。这也是半导体失效分析、缺陷定位中的一个重要而困难的项目。故障分析工程师可以通过结合故障模式和测试机测得的其他故障信息，初步判断要采用的定位方法，然后不断结合获得的新数据，逐步推断故障发生在芯片的哪个层结构及其根本原因。
缺陷位置
然而，半导体技术日新月异。就制造工艺而言，20世纪70年代的微米级芯片已经升级为纳米级芯片。芯片层数的增加和晶体管数量的急剧增加使得寻找故障点变得越来越困难。集成度的提高对测试设备的性能提出了更多的挑战。
从1971年到2000年，英特尔芯片的发展
挑战1:更高的弱光检测能力首先，芯片集成度越高，芯片的层数将逐渐增加，电路将变得越来越薄，电压要求也将相应降低。因此，在检测过程中，可能从故障发出的光信号变弱，加上层的叠加， 电子元器件采购网 光信号将再次减弱，这就要求检测器具有更高的弱光检测能力。挑战2:更多检测功能集成度的提高不仅带来了越来越强大的芯片功能，也增加了可能出现故障的风险。一旦发生故障，故障的原因也可能更加复杂。因此，在定位故障时，需要开发越来越详细的测试方法和功能模块来应对这些变化。挑战3:无损检测技术的进步对于因问题返回工厂的成品芯片，在完成一系列无损检测(如x光检查)并打开封装显微镜检查后，通常会进入传统的电气测试步骤。对于更集成和更紧凑的芯片，当封装打开时，内部芯片损坏的可能性增加，并且这一步骤是不可逆的。损坏后，故障模式将难以恢复，无法获得故障的真正原因。因此，在需要时可以尽可能多地进行无损检测，这也是故障定位的另一个挑战。早在30多年前，宾松就开始研究半导体失效分析的应用。1987年，第一代微光显微镜问世，此后逐步建立了一系列PHEMOS产品，专门定位半导体缺陷的位置。根据应用中提出的许多要求，滨松也做了进一步的技术开发。
滨松半导体故障分析系统PHEMOS系列
为了增强微光的探测能力，滨松开发了多种高端相机，如碳控阵、硅控阵、铟镓砷(InGaAs)等。用户可以根据样品工艺和结构选择不同的摄像机安装在设备中。
IPHEMOS-MP信号检测示意图
除了相机之外，宾松还不断为PHEMOS系列开发新的功能模块，以实现更远更深的检测，应对越来越复杂的故障原因:样品可以通过探测(Probing)通电，这种方法广泛适用于从探针卡到12英寸晶片的测试。它可以携带波长为1.3微米的激光，实现光束诱导电阻变化测试。也可以选择其他光源，样品可以连接到DALS、EOP/EOFM测量的试验机上，实现样品的动态缺陷检测和分析。通过这些感应检测方法，可以有效拦截温度、频率和电压变化对样品起伏的干扰。可以选择激光标记功能，以便于后续分析。激光打标机是一种脉冲激光器，可用于设定打点位置、次数、能量强度、打点形状等。可以选择纳米透镜和银帽从样品背面观察内部结构。纳米透镜和银帽在工作时将与样品表面完全接触，这增加了图像的清晰度，提高了分辨率，便于观察更细的线条。通过使用纳米透镜，用户还可以选择倾斜平台来调平样品并增强信号检测强度。除了发射功能，PHEMOS系列还具有热功能模块。装有锑化铟材料的高灵敏度热成像相机可以检测发射热点源，方便包装样品检测，不需要从被测产品中取出包装，实现无损检测。该设备能同时满足多通道电源对样品的要求，有效降低噪声，提高信号灵敏度。(仅具有该功能的热F1可用)
高灵敏度热成像相机C9985-06
半导体制造涉及许多过程，而且过程复杂。除了故障分析之外，宾松还有许多产品已经应用，以确保顺利生产和产品质量。为了沉淀光子技术60多年，为半导体制造提供支持。
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