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激光电压探测和成像

简介：

激光电压探测 (LVP) 和激光电压成像 (LVI) 是在电性失效分析中所采用的技术，可在受控模式下对单个器件和整个芯片进行分析。

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应用说明测量策略产品优势相关产品

应用说明

相关产品：UHFLI, UHF-BOX, UHF-AWG, GHFLI

激光电压探测 (LVP) 和激光电压成像 (LVI) 是在电性失效分析中所采用的技术，可在受控模式下对单个器件和整个芯片进行分析。

被测设备 (DUT) 通过特定信号进行激励，例如数字芯片由时钟信号或特定数字信号模式激励，模拟芯片由受控波形激励。然后用连续波激光照射 DUT（通常进行预处理：通过减薄其基材来减少光吸收）。光电二极管记录反射光，反射光由载流子密度调制，并因此受相互作用点中的电信号调制。因而，由光电二极管检测到的信号可以与芯片的预期行为进行比较。红外激光器曾经广泛应用于 LVP 和 LVI，但随着晶体管尺寸的缩小和晶体管密度的增加，需要采用更短的波长来获得更高的分辨率。

LVP 需要激光光斑聚焦在芯片的某个特定点上，而在 LVI 中，激光束需要按照光栅模式，相对于芯片移动，以创建芯片的二维图像。LVP 技术是为了在芯片特定位置获得高精度测量结果：例如，观察信号相位可用于得出信号的传播延迟。而 LVI 则用于创建芯片的二维图像，以便与 CAD 图纸进行比较，并评估芯片在特定工作条件下的行为。

测量策略

测量策略

反射信号的调制相当微弱，而且信号本身会被残留的基材厚度吸收。在这种挑战性的条件下，需要使用灵敏度高、噪声低的仪器进行信号测量和分析，尤其是在使用可见光时，基材的吸收能力更强。

光电二极管产生的信号由频谱分析仪进行采集，频谱分析仪以特定数字信号模式的重复频率或时钟频率为中心频率，并根据所需的测量速度和噪声因素选择测量带宽。此外，LVP/LVI 系统还包括示波器，用于可视化反射波形的模式并测量信号相位，以便进行传播延迟的测量。

与传统的 LVP/LVI 系统相比，锁相放大器具有以下几大优势：

− 由于输入噪声较低，对滤波器特性的调整也更精细，因此能提高信噪比 (SNR)。

− 相位信息有助于区分芯片上的反相区和同相区，并区分 p 型和 n 型掺杂区。

− 通过相位信息进行高精度的信号传播延迟测量。

− 具有模拟和数字接口。

较高的信噪比可以使图像更清晰，记录时间也更短；获取相位信息有助于提高可获得的有效分辨率。

此外，Boxcar 平均器也为 LVP/LVI 测量提供了实用功能：

− 在测量持续时间相当的情况下，提供更高的信噪比。

− 对占空比远低于 50% 的信号进行测量。

− 高时域选择性，适用于需要在时域上精准区分时间的测量（例如测量具有长的位模式的信号或特定的信号传播延迟）。

− 区分 p 型和 n 型掺杂区。

产品优势

产品优势

━ UHFLI 锁相放大器通过集成两个锁相放大器单元、一个数字示波器、一个频谱分析仪、两个 Boxcar 平均器单元（需配备 UHF-BOX Boxcar 平均器选件）和一个用于可视化和记录反射波形或特定数字信号模式的周期性波形分析仪 (PWA)（需配备 UHF-BOX Boxcar 平均器选件），可在单台仪器中通过单一用户界面为所有 LVP/LVI 方法提供必要功能。

━ 借助 UHF-AWG 任意波形发生器选件，无需额外硬件即可生成 DUT 的激励信号。既可输出完全控制所有脉冲参数的脉冲模式，也可输出驱动模拟芯片的真正任意波形，UHF-AWG 采用类似于 C 语言的定序器编程语言，使用便捷，可确保极高的定时精度。

━ UHFLI 的所有功能均可并行使用，因此可以同时运行所有模块（频谱分析仪、锁相放大器单元和 Boxcar 平均器），并针对每种情况选择适合的功能，从而达到理想的结果。

━ 可以执行时间分辨测量，例如分离出模式中的特定位或只突出显示具有特定信号传播延迟的芯片区域：两个 Boxcar 平均器单元使得执行复杂的时间分辨测量变得更加简单。

━ UHFLI 可以同时测量多达 8 个谐波，并为每个谐波生成一个图像。此外，UHF-MF 多频选件可并行测量频率完全不同的信号，这对于在多个频率点上同时进行并行表征的模拟电路非常重要。

━ 通过专用成像模块，可以直接在 LabOne 中获取 LVI 图像。