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半导体集成电路的失效机理及其预防措施半导体集成电路的失效机理及其预防措施（（小结小结））Xie Meng-xian. (电子科大，成都市)因为集成电路是由许多元器件组成的，所以其中元器件的失效必然会导致集成电路的失效，然而引起半导体集成电路（IC ）失效的机理尚不仅如此，实际上还要复杂得多，有关系到设计方面的，也有关系到工艺方面的。
与集成电路设计密切相关的、能够做到部分或者完全避免的一些失效机理，主要有如下11种。
（1）静电放电静电放电（（ESD ）：IC 端头上积累的静电电荷可以产生很高的电压，从而会引起p-n 结击穿（造成短路或者大的漏电流）、或者使栅氧化层马上击穿或经过一段时间以后穿通。
为了防止静电放电所引起的失效，首先，在多数管脚上需要设置抗ESD 的保护器件；但连接到衬底的管脚、或者连接到大面积扩散区上的管脚（例如与npn 晶体管集电极相连的管脚），则不需要加保护器件。
其次，对于采用薄发射极氧化物工艺的BJT ，与管脚相连的内引线不能在薄的发射极氧化层上走线（穿越），否则可能引起薄发射极氧化层的击穿；不过对于采用较厚发射极氧化物的标准双极工艺而言，就不必考虑这种限制。
此外，在使用IC 时也要特别注意防止静电的产生和积累，如采用静电屏蔽，腕带、电烙铁和工作台要接地，室内要保持一定的湿度等。
（2）电迁移电迁移：：IC 在大电流、高温下、长时间工作之后，就有可能产生电迁移失效，即出现金属电极连线发生断裂（开路）或者短路的现象。
防止电迁移的根本措施就是限制通过连线的最大电流（这与金属成分、厚度和温度有关）。
对于不穿越氧化层的导线，单位宽度上的电流一般要小于2mA/µm ；而对于穿越氧化层的导线，一般要小于1mA/µm 。
金属层的厚度和宽度越大，则抗电迁移的能力就越强。
另外，改进电迁移的主要措施有如：在电极金属Al 中掺入原子质量较大的Cu （0.5%～4%），这可使大电流承受能力提高5～10倍；采用耐热性好的势垒金属等。
集成电路版图技巧总结集成电路版图技巧总结1、对敏感线的处理对敏感线来说，至少要做到的是在它的走线过程中尽量没有其他走线和它交叉。
因为走线上的信号必然会带来噪声，交错纠缠的走线会影响敏感线的信号。
对于要求比较高的敏感线，则需要做屏蔽。
具体的方法是，在它的上下左右都连金属线，这些线接地。
比如我用M3做敏感线，则上下用M2和M4重叠一层，左右用M3走，这些线均接地。
等于把它像电缆一样包起来。
2、匹配问题的解决电路中如果需要匹配，则要考虑对称性问题。
比如1：8的匹配，则可以做成33的矩阵，“1”的放在正中间，“8”的放在四周。
这样就是中心对称。
如果是2：5的匹配，则可以安排成AABABAA的矩阵。
需要匹配和对称的电路器件，摆放方向必须一致。
周围环境尽量一致。
3、噪声问题的处理噪声问题处理的最常用方法是在器件周围加保护环。
N mos管子做在衬底上因此周围的guardring是Pdiff，在版图上是一层PPLUS,上面加一层DIFF，用CONTACT连M1。
Pdiff接低电位。
Pmos管子做在NWELL里面因此周围的GUARDING是Ndiff，在版图上先一层NPLUS，上面加一层DIFF，用CONTACT连M1。
Ndiff接高电位。
在一个模块周围为了和其他模块隔离加的保护环，用一圈NWELL，里面加NDIFF，接高电位。
电阻看类型而定，做在P衬底上的周围接PDIFF型guarding接地；做在NWELL里面的则周围接NDIFF型guarding接高电位。
各种器件，包括管子，电容，电感，电阻都要接体电位。
如果不是RF型的MOS管，则一般尽量一排N管一排P管排列，每排或者一堆靠近的同类型管子做一圈GUARDING，在P管和N管之间有走线不方便打孔的可以空出来不打。
4、版图对称性当电路需要对称的时候，需要从走线复杂度，面积等方面综合考虑。
常见的对称实现方式：一般的，画好一半，折到另一半去，复制实现两边的对称。
如果对称性要求高的，可以用质心对称的方式，把管子拆分成两个，四个甚至更多。
集成电路版图设计中的失配问题研究1. 引言1.1 研究背景集成电路版图设计中的失配问题一直是工程师们在设计过程中需要面对的一个重要问题。
失配问题指的是电路中器件参数、温度、工艺变化等因素引起的性能不一致现象，可能导致电路性能不稳定甚至故障。
由于集成电路设计的复杂性和器件集成度越来越高，失配问题也变得越来越严重。
研究背景：随着微纳米器件逐渐普及，失配问题已成为影响集成电路性能的主要因素之一。
传统的失配问题会导致电路性能偏差，甚至在极端情况下可能导致电路失效。
对失配问题的研究和解决显得尤为重要。
随着工艺的不断推进，新型失配问题也不断涌现，需要不断探索新的解决方案。
通过对失配问题的深入研究，可以帮助工程师们更好地理解器件性能变化规律，提高集成电路的可靠性和性能。
本文将对集成电路版图设计中的失配问题进行系统地探讨，从失配问题的概述、影响因素分析、常见解决方案等多个方面展开研究，以期为工程师们在实际设计中提供一定的参考和帮助。
1.2 研究意义集成电路版图设计中的失配问题研究具有重要的研究意义。
失配问题是影响集成电路性能和可靠性的重要因素之一，对集成电路的稳定性和性能影响巨大。
通过深入研究失配问题，能够帮助设计工程师更好地理解和解决集成电路设计中的失配问题，提高集成电路的性能和可靠性，满足市场需求。
失配问题的研究有助于提高集成电路设计的效率和准确性。
通过对失配问题进行深入分析，可以找出失配问题的影响因素，研究常见的失配问题解决方案，进而指导设计工程师在集成电路设计过程中更好地应对失配问题，提高设计效率，降低设计成本。
失配问题的研究对于促进集成电路行业的发展和创新具有重要意义。
随着集成电路技术的不断发展，失配问题也在不断凸显出来，对于解决失配问题，推动集成电路技术的进步具有重要的现实意义。
开展集成电路版图设计中失配问题的研究，对于促进集成电路行业的创新和发展具有积极的意义。
2. 正文2.1 失配问题概述失配问题是集成电路设计中一个非常重要的问题，它通常指的是器件参数的偏离或不一致性导致的性能差异。
集成电路的失效分析方法以及相应技术分析作者：高乘源来源：《中国新技术新产品》2016年第17期摘要：伴随着科学技术在我国不断地发展以及应用，集成电路在我国有了非常广泛的应用和发展。
我国集成电路现在已经向着尺寸更小的方向发展，具有了集成程度非常高的技术。
伴随着集成电路在我国的不断应用，集成电路应用中的失效分析变得越来越重要。
集成电路的芯片上有上千甚至上万个电气元件，在失效的集成电路芯片中寻找失效的器件是一件非常困难的工作。
本文主要针对我国集成电路的失效问题进行详细地分析以及阐述，希望通过本文的阐述以及分析能够有效地提升我国集成电路失效分析的能力，同时也为我国集成电路的进一步发展以及创新贡献力量。
关键词：集成电路；电性分析；失效分析；物理分析；方法；技术中图分类号：TN43 文献标识码：A集成电路在我国的失效分析主要就是一种失效问题的判断模式，通过集成电路的失效分析，找出导致集成电路失效的主要原因，分析并且清楚集成电路失效的主要机理，通过失效分析来采取技术措施有效地规避集成电路类似的失效问题的再次发生。
在集成电路的正常运行过程中，失效分析是一项非常重要的工作，通过失效分析的正常开展能够有效提升集成电路的可靠性以及安全性。
对于相关企业来说，进行集成电路的失效分析可以有效地提升企业相关问题的分析以及试验能力，通过失效分析，企业能够实行相应的控制和改进，能够防止集成电路的再次失效，以及减少集成电路的失效种类。
在分析集成电路的失效过程中，我们要求采用先进的分析设备，科学的分析技术，专业的分析人员来有针对性地进行分析，这样才能够有效地保障集成电路失效分析的准确性以及合理性。
1.简要叙述我国集成电路在失效分析过程中的主要步骤现阶段在集成电路的失效分析过程中，我们主要有4个步骤来进行失效分析。
步骤一：针对失效集成电路开封前的检查。
步骤二：针对失效集成电路开封并且采取镜检。
步骤三：失效集成电路的电性分析。
步骤四：失效集成电路的物理分析。
集成电路失效分析方法与技术探究【摘要】集成电路的应用十分广泛，随着集成电路向着更小工艺尺寸，更高集成度方向发展，集成电路失效分析扮演着越来越重要的角色。
一块芯片上集成的器件可达几千万，要想找到失效器件实属大海捞针，因此进行集成电路失效分析必须具备先进、准确的技术和设备，并由具有专业知识的半导体分析人员开展分析工作。
【关键词】集成电路；失效分析；电性分析；物理分析失效分析就是判断失效的模式，查找失效原因，弄清失效机理，并且预防类似失效情况再次发生。
集成电路失效分析在提高集成电路的可靠性方面有着至关重要的作用，对集成电路进行失效分析可以促进企业纠正设计、实验和生产过程中的问题，实施控制和改进措施，防止和减少同样的失效模式和失效机理重复出现，预防同类失效现象再次发生。
本文主要讲述集成电路失效分析的技术和方法。
1.集成电路失效分析步骤集成电路的失效分析分为四个步骤。
在确认失效现象后，第一步是开封前检查。
在开封前要进行的检查都是无损失效分析。
开封前会进行外观检查、X光检查以及扫描声学显微镜检查。
第二步是打开封装并进行镜检。
第三步是电性分析。
电性分析包括缺陷定位技术、电路分析以及微探针检测分析。
第四步是物理分析。
物理分析包括剥层、聚焦离子束（FIB）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及VC定位技术。
通过上述分析得出分析结论，完成分析报告，将分析报告交给相关技术人员。
相关技术人员根据相应的缺陷进行改进，以此来实现对集成电路失效分析的意义。
2.无损失效分析技术所谓无损失效分析，就是在不损害分析样品，不去掉芯片封装的情况下，对该样品进行失效分析。
无损失效分析技术包括外观检查、X射线检查和扫描声学显微镜检查。
在外观检查中，主要是凭借肉眼检查是否有明显的缺陷，如塑脂封装是否开裂，芯片的管脚是否接触良好等等。
X射线检查则是利用X射线的透视性能对被测样品进行X射线照射，样品的缺陷部分会吸收X射线，导致X射线照射成像出现异常情况。
电路失效机制集成电路虽然是一个精巧的不相容device 集合体，但是很少有绝对完美的。
很多都包含了一些很小的缺陷，它们的存在有时会使电路不可避免的走向失效。
1，EOS （electrical overstress ）EOS 指的是由于过多的电压和电流的使用而导致芯片失效。
它有三种表现形式，首先是我们常见的ESD，ESD是由于静态电流引起的过应力，一般我们在脆弱的pad旁边加上保护电路可以减小这种ESD的失效。
其次是electromigration,它是由电积累引起的缓慢的失效，一般会在相邻的路径旁形成open&short，我们可以通过把通路画的足够宽来处理大的电流。
还有一种就是antenna effect ,它是由于在化学腐蚀或离子注入时门极上电势的积累造成。
1，1ESDESD能引起很多形式的损坏，包括gate 断裂，gate退化，极端情况下可以使金属或硅气化。
不到50V的电压就可以使MOS的gate损坏，它通常会使gate短路。
使用氧化物或氮化物的电容也易受ESD攻击。
如果一个pin是连接到diffusion上的，那么它通常会在门氧化物的毁坏前引起diffusion的雪崩。
没有完全损坏的雪崩通常会引起持续的漏电。
解决方法：所有易受攻击的pin都必须有ESD保护电路连接到它们的bonding pads。
但是有些连接到s ubstrate或是large diffusion 的pin不需要ESD保护。
因为这些电路可以在ESD损坏其它电路之前疏散或吸收ESD能量。
如很多电路的power pad一般都连到diffusion,所以它们本身就有很强的ESD抵抗力。
连接到相对较小的diffusion的pin，尤其是那些连接到小NPN的base 或emitter的pin，容易被ESD损坏。
因此因该在这些pin上加上ESD保护电路。
这些电路通常包含一些串连电阻，或primary ESD protection 和secondary ESD protection.1，2ElectromigrationElectromigration 是由极高的电流浓度引起的缓慢失效现象。
集成电路版图设计中的失配问题研究1. 引言1.1 研究背景集成电路是现代电子设备中不可或缺的组成部分，而集成电路版图设计中的失配问题一直是制约电路性能和稳定性的重要因素。
随着电路技术的不断进步和集成度的提高，失配问题的研究越来越受到重视。
在集成电路设计中，失配问题主要指的是由于工艺制造过程中的不完美性和环境变化等因素导致器件参数之间的差异，进而影响电路整体性能的问题。
这种失配问题不仅会影响电路的性能指标，还会影响电路的稳定性和可靠性，甚至会导致电路的失效。
研究集成电路版图设计中的失配问题对于提高电路性能、提高电路可靠性和降低生产成本具有重要意义。
通过深入研究失配问题的概念、影响因素、解决方法以及在集成电路设计中的应用，可以为工程师和研究人员提供更多的设计思路和技术支持，进一步推动集成电路领域的发展和创新。
1.2 研究意义集成电路版图设计中的失配问题是当前集成电路领域中一个重要且常见的问题，其研究具有重要的意义。
失配问题对集成电路的性能和稳定性有着直接的影响，可能导致电路性能下降甚至失效。
深入研究失配问题，找到其影响因素并提出解决方案，对于提高集成电路的质量和可靠性具有重要意义。
随着集成电路技术的不断发展，器件尺寸不断缩小，失配问题的影响也变得更加显著。
研究失配问题可以帮助我们更好地理解和应对当今集成电路设计中面临的挑战。
研究失配问题还可以为今后集成电路设计提供更有效的解决方案和技术支持，推动集成电路设计领域的发展与进步。
集成电路版图设计中的失配问题研究具有重要的意义，并值得深入探讨和研究。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨集成电路版图设计中的失配问题，分析其影响因素和解决方法，以期为该领域的研究和应用提供理论支持和实践指导。
通过对失配问题的概述和分析，我们希望更好地理解失配对集成电路性能的影响，找到有效的解决方法，提高集成电路设计的精度和可靠性。
同时，通过在实际集成电路设计中的应用，验证研究成果的有效性和可行性，为工程实践提供参考依据。
芯片失效模式及影响分析集成电路常见的失效（续）雷鑑铭1、聚焦离子束（FIB）介绍与应用在去封胶、打线或封装后必须再次测试建议提供GDSII电路图文件以利导引指定区块线路•电子束探测系统(E-Beam Prober)是利用极精准的聚焦电子束来取代一般的机械式探针，以VC4、新型FIB电路修正技术也面临同样的定位问题。
面对IC表面没有高低起伏而无法成像，FIB 必须配合IC设计布局图数据(GDSII)及自动定位系统来找到工作点。
先进的FIB机型皆配备有CAD 导航迭图的软件(CAD Navigation) 可以将IC表面与IC设计者提供的线路布局图作重去大量扫瞄IC表面造成的离子轰击伤害，有效的减少IC特性漂移，提高FIB的2、信号引出: 藉由金属导线将目标点信号引出进行验证测试。
因为整个联机路径的电阻、电感较使用探针小而且稳定度较雷鑑铭1、超音波扫瞄检测•超音波显微镜(SAT)是指Scanning AcousticTomography的简称，而Tomography 的意思即是”断层扫瞄摄影”。
又称为SAM (Scanning Acoustic Microscope)，应用于电子产品之超音波频率是指高于20KHz者，可以穿透一定厚度的固态与液态物质，以检测其结构组成之变异。
目前使用之介质，通常为纯水，为最便宜与安全之物质。
•超音波检测之基本原理系利用超音波信号发射源(Transducer，俗称探头)并以纯水为介质而传导到待测物体上，经由超音波的回声反射或穿透等的动作，让此信号在机台经过特定软件处理呈现影像。
Transducer的选择会因为待测物之厚度与材质而有不同选择。
•电子产品主要使用SAT来进行结构脱层(Delamination)或裂缝(Crack)等的检测之用X光射线(以下简称X-RAY) 是利用一阴极射线管，发出高能量的电子，使其撞击到金属靶上，在撞击过程中，因电子突然减速，其损失的动能芯片尺寸量测，打线线弧量测，组件吃锡面积比例量测。
集成电路布图设计保护条例(2001年3月28日国务院第36次常务会议通过2001年4月2日中华人民共和国国务院令第300号公布自2001年10月1日起施行)第一章总则第一条为了保护集成电路布图设计专有权，鼓励集成电路技术的创新，促进科学技术的发展，制定本条例。
第二条本条例下列用语的含义：(一)集成电路，是指半导体集成电路，即以半导体材料为基片，将至少有一个是有源元件的两个以上元件和部分或者全部互连线路集成在基片之中或者基片之上，以执行某种电子功能的中间产品或者最终产品；(二)集成电路布图设计(以下简称布图设计)，是指集成电路中至少有一个是有源元件的两个以上元件和部分或者全部互连线路的三维配置，或者为制造集成电路而准备的上述三维配置；(三)布图设计权利人，是指依照本条例的规定，对布图设计享有专有权的自然人、法人或者其他组织；(四)复制，是指重复制作布图设计或者含有该布图设计的集成电路的行为；(五)商业利用，是指为商业目的进口、销售或者以其他方式提供受保护的布图设计、含有该布图设计的集成电路或者含有该集成电路的物品的行为。
第三条中国自然人、法人或者其他组织创作的布图设计，依照本条例享有布图设计专有权。
外国人创作的布图设计首先在中国境内投入商业利用的，依照本条例享有布图设计专有权。
外国人创作的布图设计，其创作者所属国同中国签订有关布图设计保护协议或者与中国共同参加有关布图设计保护国际条约的，依照本条例享有布图设计专有权。
第四条受保护的布图设计应当具有独创性，即该布图设计是创作者自己的智力劳动成果，并且在其创作时该布图设计在布图设计创作者和集成电路制造者中不是公认的常规设计。
受保护的由常规设计组成的布图设计，其组合作为整体应当符合前款规定的条件。
第五条本条例对布图设计的保护，不延及思想、处理过程、操作方法或者数学概念等。
第六条国务院知识产权行政部门依照本条例的规定，负责布图设计专有权的有关管理工作。
第二章布图设计专有权第七条布图设计权利人享有下列专有权：(一)对受保护的布图设计的全部或者其中任何具有独创性的部分进行复制；(二)将受保护的布图设计、含有该布图设计的集成电路或者含有该集成电路的物品投入商业利用。
