半导体行业似乎始终面临三大挑战：速度永远不够快，可靠性永远不够高，良率也总有提升空间。几乎所有应用领域都是如此，从计算和通信到消费电子和汽车电子，无一例外。为了实现所需的改进，全球领先的晶圆代工厂和无晶圆厂芯片设计公司一直在持续缩小工艺节点，目前已推进到 7 nm 以下。提升良率或可靠性的过程包括全面的的失效分析，其中也包括半导体故障隔离。
半导体故障隔离
虽然电性或物性失效故障通常在器件表面可见，但边缘性故障则不那么明显，因为它们会受到电压、时序或两者内部问题的影响。准确定位此类故障的位置，对于隔离根本原因至关重要。对于失效分析实验室人员而言，成功诊断还取决于能否在不损坏器件或不掩盖缺陷的情况下，接触到相关电路。
激光辅助器件改性
作为一种通用方法，激光辅助器件改性（LADA）可暂时改变单个晶体管的工作特性，从而实现能够揭示边缘性故障的时序分析。典型方法使用可变功率、连续波（CW）激光器，并在相对较短的波长下工作（例如 1064 nm）。将被测器件（DUT）置于其正常工作模式，并在激光瞄准单个晶体管时监测其输出。
连续波方法的不足
遗憾的是，这种技术存在一些值得注意的缺点。例如，由于相邻晶体管产生的 n 阱效应，CW 方法可能会形成较大的光斑。这会掩盖缺陷，从而妨碍根因分析。典型技术还可能因激光能量剂量过高而损伤敏感电路区域。也许最重要的是，使用 CW-LADA 时，时序分析的规模和范围都受到限制。
提升清晰度并保持器件完整性
一种新的替代方案克服了这些问题，并增强了时序分析。这种方法称为时间分辨激光辅助器件改性（TR-LADA），它使失效分析实验室人员能够追踪细微的时序问题，并调试半导体器件中的软缺陷。
在失效分析实验室中，时间分辨激光辅助器件改性可避免缺陷被掩盖，并将对敏感电路区域的损伤降至最低。与 CW-LADA 相比，它还能提供更高分辨率的半导体故障隔离（图 1）。其结果是：能够更快识别边缘失效器件的设计修正方案，从而提高整体良率。
利用动态激光仿真进行激光辅助器件修改
时间分辨功能可作为以下系统的可选配置提供赛默飞世尔科技 Meridian 系统：Meridian IV、Meridian 5、Meridian 7 和 Meridian WaferScan。所有系统均专为亚 10 nm 器件的静态和动态光学故障隔离而设计。这些系统提供红外和可见光电性失效分析，包括激光扫描显微镜；动态激光仿真（DLS/LADA）；激光电压成像（LVI）和探测（LLVP）；以及光发射功能。Meridian 系统旨在满足那些需要同类最佳性能以及诊断广泛失效模式能力的用户需求，包括参数失效以及由设计与工艺边缘效应导致的失效。
时间分辨激光辅助器件修改选件增加了一个 1064 nm 皮秒激光源、定时电子设备、控制器、声光调制器（AOM）以及数字延迟发生器。其关键软件要素是一个设计完善的用户界面，可便于轻松采集数据。其他软件要素包括波形工具，以及对激光器、定时电子设备和 AOM 的控制。
始终领先应对您的半导体故障隔离挑战
半导体器件失效的详细分析对于提高制造良率、降低器件成本以及最大限度减少最终测试阶段的整体失效至关重要。随着节点尺寸持续缩小，半导体故障隔离变得愈发具有挑战性，时间分辨激光辅助器件修改可在定位临界失效器件时提供更高的分辨率。
// 与赛默飞世尔科技（Thermo Fisher Scientific）高级产品市场经理 Jennifer Kopp 共同撰写。
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