[發明專利]一種MMIC限幅器芯片失效分析方法

在審

• 申請號: 202211736147.8
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN115856581A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 郭藝玲;郭志清;李贛湘
• 申請（專利權）人: 湖南芯引向科技有限責任公司
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G01R31/27;G01R31/26;G01N23/2251
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 彭小蘭

本申請涉及一種MMIC限幅器芯片失效分析方法。所述方法包括：采用電子顯微鏡掃描待分析MMIC限幅器芯片，判定微波集成電路的形貌損傷位置；根據多個PIN二極管在待分析MMIC限幅器芯片中的位置，對待分析MMIC限幅器芯片進行區域分割，得到多個測試單元；獲取每一測試單元上的PIN二極管的I?V曲線，確定PIN二極管是否損傷，判斷電路中有源元件損傷點；根據電子顯微鏡對電路形貌掃描判斷無源元件損傷點和PIN二極管IV曲線分析判斷有源元件損傷點，定位限幅器芯片在高功率微波輻射下損傷點。采用本方法能夠使MMIC限幅器芯片失效分析更加便捷、準確、低成本，且符合實際工程應用要求。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，特別是涉及一種MMIC限幅器芯片失效分析方法。

背景技術

微波限幅器是一種自導通衰減器，利用PIN二極管的微波特性，二極管上通過的微波信號的大小可以控制微波信號的通或斷。理想的限幅器是：在輸入信號為低功率時不衰減，隨著輸入功率的加大，當高于門限電平時，衰減加大，直到輸出功率保持為一定的門限值。限幅器芯片最主要的作用是阻止高功率微波對信號接收系統造成破壞。限幅器的核心元件為PIN二極管，它直接決定了限幅器的限幅電平、功率容量、插入損耗等多項指標。通過研究PIN二極管在強電磁脈沖作用下的損傷效應，可以對后續電磁防護芯片的設計提供理論基礎。目前對于半導體器件電磁損傷研究主要集中于理論方面，包括：一、通過等效電路模型，利用仿真軟件獲得PIN限幅器的尖峰泄露、平頂泄露和脈沖功率；二、通過ADS仿真軟件對PIN限幅器歸一化吸收、負載和反射功率與阻抗關系進行理論分析，獲得瞬態響應模型；三、通過求解半導體方程組，結合器件內部溫度和電場效應，研究在高功率下頻率和脈沖寬度對于PIN限幅器損傷影響。MMIC限幅器內部有多個分立元件。

研究電磁脈沖測試中模塊內哪個元件發生損傷對于設計具有重要指導意義，目前相關的研究較少。為了研究大功率電磁脈沖脈寬對于器件損傷閾值的影響，傳統方法中，有人曾提出通過器件物理模擬方法，建立MMIC限幅器電磁損傷效應模型，并通過實驗進行驗證，此方法主要通過TDR時域反射法來觀察阻抗不連續點，利用采樣階躍信號經過兩個相鄰的阻抗不連續點之間的變化來定位限幅器內部損傷位置，此測試方法精確程度取決于TDR系統的分辨能力，對于典型的PCB材料(介電常數為4)，最小可分辨2.5mm的物理間隔。可見，此測試方法主要應用于尺寸較大(厘米級)的PCB板限幅器器件，而對于尺寸在微米級的MMIC限幅器則不適用；為了分析MMIC限幅器損傷機理，有學者通過對高功率脈沖作用下限幅器損傷形貌進行觀察，揭示了MMIC限幅器易于損傷的位置以及界面損傷的機理，該方法主要通過聚焦離子束(FIB)技術對材料進行納米加工，在有疑問的元件位置制作一個階梯式剖面，配合掃描電鏡來對MMIC限幅器形貌進行分析，以此來確定高功率脈沖輻射下限幅器損傷位置，然而，此方法對于測試設備的要求極高，且測試成本高。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種MMIC限幅器芯片失效分析方法。

一種MMIC限幅器芯片失效分析方法，所述方法包括：

解析預先設置的失效分析任務，得到經高功率微波作用后的待分析MMIC限幅器芯片；所述待分析MMIC限幅器芯片包括多個PIN二極管以及無源元件；所述無源元件包括平面螺旋電感、重疊式電容、功分器、金屬化過孔和接地；

采用電子顯微鏡掃描所述待分析MMIC限幅器芯片，得到所述待分析MMIC限幅器芯片的電路形貌，根據所述電路形貌判斷待分析MMIC限幅器芯片集成電路上無源元件是否存在損傷，得到所述無源元件損傷結果；

根據所述待分析MMIC限幅器芯片的集成電路結構，對所述待分析MMIC限幅器芯片進行區域分割，將PIN二極管與其他元件及連接線分離，得到多個測試單元；

獲取每一測試單元上的PIN二極管的I-V曲線，根據所述I-V曲線和所述PIN二極管在正常狀態下的I-V曲線，判斷PIN二極管是否存在損傷，得到有源元件損傷結果；