一种MMIC限幅器芯片失效分析方法技术

本申请涉及一种MMIC限幅器芯片失效分析方法。所述方法包括：采用电子显微镜扫描待分析MMIC限幅器芯片，判定微波集成电路的形貌损伤位置；根据多个PIN二极管在待分析MMIC限幅器芯片中的位置，对待分析MMIC限幅器芯片进行区域分割，得到多个测试单元；获取每一测试单元上的PIN二极管的I

【技术实现步骤摘要】
一种MMIC限幅器芯片失效分析方法


[0001]本申请涉及半导体
，特别是涉及一种MMIC限幅器芯片失效分析方法。

技术介绍

[0002]微波限幅器是一种自导通衰减器，利用PIN二极管的微波特性，二极管上通过的微波信号的大小可以控制微波信号的通或断。理想的限幅器是：在输入信号为低功率时不衰减，随着输入功率的加大，当高于门限电平时，衰减加大，直到输出功率保持为一定的门限值。限幅器芯片最主要的作用是阻止高功率微波对信号接收系统造成破坏。限幅器的核心元件为PIN二极管，它直接决定了限幅器的限幅电平、功率容量、插入损耗等多项指标。通过研究PIN二极管在强电磁脉冲作用下的损伤效应，可以对后续电磁防护芯片的设计提供理论基础。目前对于半导体器件电磁损伤研究主要集中于理论方面，包括：一、通过等效电路模型，利用仿真软件获得PIN限幅器的尖峰泄露、平顶泄露和脉冲功率；二、通过ADS仿真软件对PIN限幅器归一化吸收、负载和反射功率与阻抗关系进行理论分析，获得瞬态响应模型；三、通过求解半导体方程组，结合器件内部温度和电场效应，研究在高功率下频率和脉冲宽度对于PIN限幅器损伤影响。MMIC限幅器内部有多个分立元件。
[0003]研究电磁脉冲测试中模块内哪个元件发生损伤对于设计具有重要指导意义，目前相关的研究较少。为了研究大功率电磁脉冲脉宽对于器件损伤阈值的影响，传统方法中，有人曾提出通过器件物理模拟方法，建立MMIC限幅器电磁损伤效应模型，并通过实验进行验证，此方法主要通过TDR时域反射法来观察阻抗不连续点，利用采样阶跃信号经过两个相邻的阻抗不连续点之间的变化来定位限幅器内部损伤位置，此测试方法精确程度取决于TDR系统的分辨能力，对于典型的PCB材料(介电常数为4)，最小可分辨2.5mm的物理间隔。可见，此测试方法主要应用于尺寸较大(厘米级)的PCB板限幅器器件，而对于尺寸在微米级的MMIC限幅器则不适用；为了分析MMIC限幅器损伤机理，有学者通过对高功率脉冲作用下限幅器损伤形貌进行观察，揭示了MMIC限幅器易于损伤的位置以及界面损伤的机理，该方法主要通过聚焦离子束(FIB)技术对材料进行纳米加工，在有疑问的元件位置制作一个阶梯式剖面，配合扫描电镜来对MMIC限幅器形貌进行分析，以此来确定高功率脉冲辐射下限幅器损伤位置，然而，此方法对于测试设备的要求极高，且测试成本高。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种MMIC限幅器芯片失效分析方法。
[0005]一种MMIC限幅器芯片失效分析方法，所述方法包括：
[0006]解析预先设置的失效分析任务，得到经高功率微波作用后的待分析MMIC限幅器芯片；所述待分析MMIC限幅器芯片包括多个PIN二极管以及无源元件；所述无源元件包括平面螺旋电感、重叠式电容、功分器、金属化过孔和接地；
[0007]采用电子显微镜扫描所述待分析MMIC限幅器芯片，得到所述待分析MMIC限幅器芯片的电路形貌，根据所述电路形貌判断待分析MMIC限幅器芯片集成电路上无源元件是否存
在损伤，得到所述无源元件损伤结果；
[0008]根据所述待分析MMIC限幅器芯片的集成电路结构，对所述待分析MMIC限幅器芯片进行区域分割，将PIN二极管与其他元件及连接线分离，得到多个测试单元；
[0009]获取每一测试单元上的PIN二极管的I
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V曲线，根据所述I
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V曲线和所述PIN二极管在正常状态下的I
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V曲线，判断PIN二极管是否存在损伤，得到有源元件损伤结果；
[0010]根据所述无源元件损伤结果和所述有源元件损伤结果，对所述待分析MMIC限幅器芯片进行失效分析。
[0011]在其中一个实施例中，还包括：当所述无源元件损伤结果为存在损伤无源元件时，根据所述损伤无源元件在待分析MMIC限幅器芯片集成电路上的位置，得到无源元件损伤点；当所述有源元件损伤结果为存在损伤PIN二极管时，根据所述损伤PIN二极管在待分析MMIC限幅器芯片集成电路上的位置，得到有源元件损伤点；根据所述无源元件损伤点和所述有源元件损伤点确定所述待分析MMIC限幅器芯片的损伤点。
[0012]在其中一个实施例中，还包括：根据所述待分析MMIC限幅器芯片的电路结构，确定每一测试单元对应的探针点；利用半导体分析仪接入每一测试单元两端的所述探针点进行I
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V曲线测试，得到每一测试单元对应的I
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V曲线测试结果；根据每一测试单元对应的I
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V曲线测试结果判断损伤区域所属的测试单元；当所述损伤区域所属的测试单元至少包括两个PIN二极管时，对所述测试单元进行分割，获取区域分割后的每一PIN二极管的I
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V曲线，根据所述I
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V曲线和每一PIN二极管在正常状态下的I
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V曲线，判断PIN二极管是否存在损伤，得到有源元件损伤结果。
[0013]在其中一个实施例中，还包括：根据所述损伤区域所属的测试单元的电路结构，确定所述测试单元上每一PIN二极管对应的探针点；利用半导体分析仪接入区域分割后的PIN二极管两端的探针点进行I
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V曲线测试，得到每一所述PIN二极管的I
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V曲线。
[0014]在其中一个实施例中，还包括：根据所述待分析MMIC限幅器芯片的制造工艺确定所述多个PIN二极管在待分析MMIC限幅器芯片中的位置；根据所述多个PIN二极管在待分析MMIC限幅器芯片中的位置，对所述待分析MMIC限幅器芯片进行区域分割，得到多个测试单元。
[0015]在其中一个实施例中，还包括：对所述待测MMIC限幅器芯片的工艺进行分析，查找金属层的分布位置，将探针点设置在金属层，并设置于被测PIN二极管两端，以避免其他损伤元件对测试结果造成影响。
[0016]在其中一个实施例中，还包括：采用镭射切割方式对所述待分析MMIC限幅器芯片以及所述损伤区域所属的测试单元进行区域分割，以分离其他元件，避免其他元件对I
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V曲线测试造成影响。
[0017]在其中一个实施例中，还包括：在进行区域分割时，采用切割精度高的镭射切割，并避免切割时对电路造成损伤，以免损伤点影响I
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V曲线测试结果；所述损伤点为PIN二极管。
[0018]在其中一个实施例中，还包括：所述待分析MMIC限幅器芯片包括基于砷化镓微波集成电路工艺设计的射频前端限幅器。
[0019]在其中一个实施例中，还包括：所述电子显微镜包括超景深三维显微镜。
[0020]上述MMIC限幅器芯片失效分析方法，通过对MMIC限幅器芯片的形貌损伤进行分
析，能够辨别损坏严重的电容或电感等无源元件，另外采用常见的电压电流测量来实现对高度集成的限幅器芯片电路进行分析，具体是对每一个有源元件PIN二极管的电压
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电流特性进行测量，能够更准确地定位有源元件的实际损本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MMIC限幅器芯片失效分析方法，其特征在于，所述方法包括：解析预先设置的失效分析任务，得到经高功率微波作用后的待分析MMIC限幅器芯片；所述待分析MMIC限幅器芯片包括多个PIN二极管以及无源元件；所述无源元件包括平面螺旋电感、重叠式电容、功分器、金属化过孔和接地；采用电子显微镜扫描所述待分析MMIC限幅器芯片，得到所述待分析MMIC限幅器芯片的电路形貌，根据所述电路形貌判断待分析MMIC限幅器芯片集成电路上无源元件是否存在损伤，得到所述无源元件损伤结果；根据所述待分析MMIC限幅器芯片的集成电路结构，对所述待分析MMIC限幅器芯片进行区域分割，将PIN二极管与其他元件及连接线分离，得到多个测试单元；获取每一测试单元上的PIN二极管的I
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V曲线，根据所述I
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V曲线和所述PIN二极管在正常状态下的I
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V曲线，判断PIN二极管是否存在损伤，得到有源元件损伤结果；根据所述无源元件损伤结果和所述有源元件损伤结果，对所述待分析MMIC限幅器芯片进行失效分析。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述无源元件损伤结果和所述有源元件损伤结果，对所述待分析MMIC限幅器芯片进行失效分析的步骤，包括：当所述无源元件损伤结果为存在损伤无源元件时，根据所述损伤无源元件在待分析MMIC限幅器芯片集成电路上的位置，得到无源元件损伤点；当所述有源元件损伤结果为存在损伤PIN二极管时，根据所述损伤PIN二极管在待分析MMIC限幅器芯片集成电路上的位置，得到有源元件损伤点；根据所述无源元件损伤点和所述有源元件损伤点确定所述待分析MMIC限幅器芯片的损伤点。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取每一测试单元上的PIN二极管的I
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V曲线，根据所述I
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V曲线和所述PIN二极管在正常状态下的I
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V曲线，判断PIN二极管是否存在损伤，得到有源元件损伤结果的步骤，包括：根据所述待分析MMIC限幅器芯片的电路结构，确定每一测试单元对应的探针点；利用半导体分析仪接入每一测试单元两端的所述探针点进行I
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V曲线测试，得到每一测试单元对应的I
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V曲线测试结果；根据每一测试单元对应的I
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V曲线测试结果判断损伤区域所属的测试单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艺玲，郭志清，李赣湘，
申请(专利权)人：湖南芯引向科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：