现代集成电路（Integrated Circuits,IC）制造工艺中,芯片的制造需要经过一系列的流程,每个流程都可能为芯片引入不同的缺陷。在芯片的晶圆测试和封装测试阶段,对失效的芯片进行故障分析,定位失效点,检测失效原因,可以对芯片生产的良率提高起到很大的帮助。随着芯片集成度的提高、特征尺寸的减小、金属互连层厚度的增加,精确定位集成电路硬缺陷和软缺陷的失效点也变得越来越困难。因此,精确、高效的定位技术也是集成电路失效分析（Failure Analysis,FA）的关键所在。本文详细介绍了集成电路失效分析的发展情况,阐述了几种常用的缺陷定位技术,并对热激光定位技术（Thermal Laser Stimulation,TLS）进行了深入具体的研究,在前人研究基础上提出了更加全面的综合模型。利用研究结果,自主搭建了激光扫描测试设备（Laser Scanning and Testing System,LSTS）,并利用此设备以及其他几款失效分析设备,如聚焦离子束技术（Focus Ions Beam,FIB）、光发射显微镜（Emission Microscope,EMMI）等,对单片机（Microcontroller Unit,MCU）、6路反相器（Hex Invertor）、多路复用器（Multiplexer）等几款失效样品开展了缺陷定位和分析工作。具体的研究成果和结论如下:（1）初步提出了激光热效应定位技术的综合模型（Comprehensive Model）,模型中包括了激光热效应激励电阻变化技术（Optical Beam Induced Resistance Change,OBIRCH）、激光激励电压变化技术（Thermally Induced Voltage Alteration,TIVA）和塞贝克效应图技术（Seebeck Effect Imaging,SEI）的测试原理,并给出了在金属互连缺陷、晶体管缺陷等失效模式中待测试参数与实验设置参数之间的理论关系。（2）依据综合模型,明确了影响测试结果的参数,自主搭建了激光扫描测试系统（LSTS）,定位精度为0.5μm,可用于定位半导体器件和集成电路的金属互连空洞、桥连损伤、栅氧层击穿、高阻区、漏电流路径等缺陷,对于阻性失效类型非常灵敏。详细介绍了LSTS的原理结构和主要参数,并对综合模型的理论预期结果做出了实验验证。（3）对特定条件下功能异常的样品:单片机CKS32F、6路反相器AC04、多路复用器ISL71840进行失效分析。在定位阶段,前两款样品在扫描过程中都探测到了异常的电流变化,变化值超过了正常变化值的20%,可视为是异常点。利用聚焦离子束技术以及版图分析方法,在这两款样品中分别找出了失效缺陷,由此验证了LSTS设备定位的精确性。在多路复用器失效样品中观察到了反常的大电流脉冲,经分析猜想后是热激光激励产生的闩锁电流,而此电流无法自维持。在定点辐照实验中,通过调节激光功率,依次观察到了可以自持和不可自持的闩锁电流,依据闩锁维持电流和触发电流随温度升高而降低的特点,使前面的分析猜想得到验证。本研究工作构建了热激光失效定位技术的综合模型,为失效定位实验提供了详细的理论指导,并搭建了激光扫描与测试系统,初步做到了集成电路失效定位设备的自主可控。另外,研究工作分析了几种集成电路的失效物理原因与失效模式之间的关联,为芯片生产良率的提高、为国内失效分析工作的发展提供了一定的参考。