基于失效物理的集成电路故障定位方法

作     者：陈选龙 李洁森 黎恩良 刘丽媛 方建明 Chen Xuanlong;Li Jiesen;Li Enliang;Liu Liyuan;Fang Jianming

作者机构：工业和信息化部电子第五研究所广州510610 中国赛宝实验室可靠性研究分析中心广州510610 中山大学电子与信息工程学院广州510275 

出 版 物：《半导体技术》 (Semiconductor Technology)

年 卷 期：2019年第44卷第4期

页      面：307-312页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：广州市科技计划资助项目(201707010498) 

主　　题：集成电路 失效物理 失效分析 金属化缺陷 光发射显微镜 

摘      要：超大规模集成电路后道工艺(BEOL)中的失效日益增多,例如多层金属化布线桥连、划伤,栅氧化层的静电放电(ESD)损伤、裂纹等失效模式,由于失效点本身尺寸小加上电路规模大,使得失效分析难度增加。为了能够对故障点进行快速、精确定位,提出了基于失效物理的集成电路故障定位方法。根据CMOS反相器电路的失效模式提出了4种主要故障模型:栅极电平连接至电源(地)、栅极连接的金属化高阻或者开路、氧化层漏电和pn结漏电。结合故障模型产生的光发射显微镜(PEM)和光致电阻变化(OBIRCH)现象的特征形貌和位置特点,进行合理的失效物理假设。结果表明,基于该方法可对通孔缺陷、多层金属化布线损伤以及栅氧化层静电放电损伤失效进行有效的定位,快速缩小失效范围,提高失效分析的成功率。