CN108240996A - 芯片失效分析方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种芯片失效定位方法和装置，通过机台连接板将光发射显微镜与加温台盘连接起来，使机台连接板位于光发射显微镜的底座与加温台盘的底座之间。同时，在机台连接板与加温台盘之间设置隔热垫圈；将加温台盘装载于所述光发射显微镜的样品台所处的位置上；将待测试芯片置于加温台盘的台面上，设定加温台盘的温度范围，使待测试芯片处于测试温度下，其中，所述温度范围为140℃‑160℃；待测试芯片上的亮点为待测试芯片的失效位置。因此，能够结合加温台盘使待测试芯片处于测试温度下，再通过光发射显微镜来定位出待测试芯片的失效位置。

Description

芯片失效分析方法和装置

技术领域

本发明涉及芯片失效定位，特别是涉及一种高温环境下芯片失效定位方法和装置。

背景技术

目前业界针对失效电路电性分析所采用的常规手段主要是测量漏电及EMMI(光发射显微镜)定位，这个过程通常是在室温条件下进行的，而有些失效产生的漏电需要在高温工作条件下才能被体现。随着技术的发展，IC集成度的提高，一个芯片上集成了数百万个电路，在不经过电性定位提供方向的前提下进行的失效分析，犹如大海捞针。

室温EMMI机台可以提供常规的失效位置定位工作，但对于室温无漏电而高温漏电失效的管芯无能为力。在之前的分析中，针对此类失效并没有一个很好的方法，都是采取关键层次的形貌观察、对位比较、VC电压衬度像观察等手段进行分析，整个过程耗时漫长，并且收效甚微，往往找不到真正的失效原因。

发明内容

基于此，有必要提供一种高温环境下芯片失效定位方法。

一种芯片失效分析方法，用于定位待测试芯片在高温环境下的失效位置，包括以下步骤：

制作机台连接板，所述机台连接板预设第一连接部与第二连接部；

将第一连接部与光发射显微镜的底座固定连接；

将所述第二连接部与加温台盘的底座固定连接，使所述机台连接板位于所述光发射显微镜与所述加温台盘之间；

在所述机台连接板与所述加温台盘之间设置隔热垫圈；

将与所述机台连接板固定连接后的所述加温台盘安装于所述光发射显微镜的样品台所处的位置上，使所述加温台盘的台面取代所述样品台；

将待测试芯片置于所述加温台盘上，设定所述加温台盘的温度范围，使所述待测试芯片处于测试温度下，其中，所述温度范围为140℃-160℃；

标记所述待测试芯片上的亮点，所述亮点为待测试芯片的失效位置。

在其中一个实施例中，所述制作机台连接板，所述机台连接板预留第一连接部与第二连接部的步骤包括：

制作机台连接板，所述机台连接板为特氟龙圆板；

在所述特氟龙圆板的边缘开设方形开口，所述方形开口用于卡扣于所述加温台盘上的加热模块；

在所述特氟龙圆板上设置多个不穿透所述特氟龙圆板的第一连接部，所述第一连接部为第一螺孔，所述第一螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述光发射显微镜的底座；

在所述特氟龙圆板上设置多个第二连接部，所述第二连接部为第二螺孔，所述第二螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述加温台盘的底座。

所述制作机台连接板的步骤包括：

制作厚度大于所述加热模块高度的特氟龙圆板。

在其中一个实施例中，在所述特氟龙圆板上设置三个第二螺孔，所述第二螺孔上宽下窄，所述第二螺孔较宽的一端连接所述加温台盘。

在其中一个实施例中，在所述特氟龙圆板上设置四个不穿透所述特氟龙圆板的第一螺孔，所述第一螺孔呈矩阵排列于所述特氟龙圆板上。

一种芯片失效分析装置，用于定位待测试芯片在高温环境下的失效位置，包括光发射显微镜和加温台盘，还包括机台连接板和隔热垫圈；

所述机台连接板预设第一连接部与第二连接部；所述第一连接部用于与所述光发射显微镜的底座固定连接；所述第二连接部用于与加温台盘的底座固定连接，使所述机台连接板位于所述光发射显微镜与所述加温台盘之间；

所述机台连接板与所述加温台盘之间设置隔热垫圈；在与所述机台连接板固定连接后，所述加温台盘用于安装于所述光发射显微镜的样品台所处的位置上，使所述加温台盘的台面取代所述样品台；所述待测试芯片置于所述加温台盘上，所述加温台盘用于设定所述待测试芯片所需的温度范围，使所述待测试芯片处于测试温度下；其中，在测试温度下，所述待测试芯片上的亮点为待测试芯片的失效位置。

在其中一个实施例中，所述机台连接板为特氟龙圆板，所述特氟龙圆板的边缘开设方形开口，所述方形开口用于卡扣于所述加温台盘上的加热模块；

所述特氟龙圆板上设置多个不穿透所述特氟龙圆板的第一连接部，所述第一连接部为第一螺孔，所述第一螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述光发射显微镜；

所述特氟龙圆板上设置多个第二连接部，所述第二连接部为第二螺孔，所述第二螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述加温台盘的底座。

在其中一个实施例中，所述特氟龙圆板的厚度大于所述加热模块的高度。

在其中一个实施例中，所述特氟龙圆板上设置三个第二螺孔，所述第二螺孔上宽下窄，所述第二螺孔较宽的一端连接所述加温台盘。

在其中一个实施例中，所述特氟龙圆板上设置四个不穿透所述特氟龙圆板的第一螺孔，所述第一螺孔呈矩阵排列于所述特氟龙圆板上。

本发明的芯片失效定位方法和装置通过机台连接板将光发射显微镜与加温台盘连接起来，使机台连接板位于光发射显微镜的底座与加温台盘的底座之间。同时，在机台连接板与加温台盘之间设置隔热垫圈；将加温台盘装载于所述光发射显微镜的样品台所处的位置上；将待测试芯片置于加温台盘的台面上，设定加温台盘的温度范围，使待测试芯片处于测试温度下，其中，所述温度范围为140℃-160℃；待测试芯片上的亮点为待测试芯片的失效位置。因此，能够结合加温台盘使待测试芯片处于测试温度下，再通过光发射显微镜来定位出待测试芯片的失效位置。

附图说明

图1为芯片失效分析方法的流程图；

图2为机台连接板的结构示意图；

图3为芯片失效分析装置的剖视模块图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，为芯片失效分析方法的流程图。

一种芯片失效分析方法，用于定位待测试芯片在高温环境下的失效位置，包括以下步骤：

步骤S110，制作机台连接板，所述机台连接板预设第一连接部与第二连接部。

光发射显微镜用于在常温下分析待测试芯片是否出现漏电失效的情况。

而加温台盘可以模拟高温漏电的失效模式，但无法进行有效地电性定位。

因此，在高温环境下，待测试芯片是否漏电失效，需要结合光发射显微镜与加温台盘的功能。因而，制作机台连接板，分别预设第一连接部和第二连接部，用于连接光发射显微镜和加温台盘。

具体的，步骤S110包括：

步骤S112，制作机台连接板，所述机台连接板为特氟龙圆板。

步骤S114，在所述特氟龙圆板的边缘开设方形开口，所述方形开口用于卡扣于所述加温台盘上的加热模块。

步骤S116，在所述特氟龙圆板上设置多个不穿透所述特氟龙圆板的第一连接部，所述第一连接部为第一螺孔，所述第一螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述光发射显微镜的底座。

步骤S118，在所述特氟龙圆板上设置多个第二连接部，所述第二连接部为第二螺孔，所述第二螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述加温台盘的底座。

由于一般的光发射显微镜与加温台盘都是圆形，因此，机台连接板需要制作成圆形的，即特氟龙圆板，特氟龙，又称，聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene)，一般称作“不粘涂层”或“易洁镬物料”；是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。

因此，采用特氟龙圆板能够耐受加温台盘的高温。

在本实施例中，所述制作机台连接板的步骤包括：

制作厚度大于所述加热模块高度的特氟龙圆板。

由于特氟龙圆板的方形开口是需要卡扣于加热模块上的，因此，特氟龙圆板的厚度需要大于加热模块的高度，避免加热模块与光发射显微镜的底座直接接触。

上述步骤S112-步骤S114可以任意调换顺序，并不影响特氟龙圆板的最终形状构造。

步骤S120，将第一连接部与光发射显微镜的底座固定连接。

机台连接板的第一连接部用于与光发射显微镜的底座固定连接。

请结合图2。

在所述特氟龙圆板20上设置四个不穿透所述特氟龙圆板20的第一螺孔201，所述第一螺孔201呈矩阵排列于所述特氟龙圆板20上。

由于穿透特氟龙圆板20后，采用螺母连接，容易出现漏电，因此，第一螺孔201不能穿透特氟龙圆板20，能够避免漏电现象，进而避免影响失效定位结果。

步骤S130，将所述第二连接部与加温台盘连接，使所述机台连接板位于所述光发射显微镜与所述加温台盘之间。

机台连接板的第二连接部用于与加温台盘连接。

具体的，在所述特氟龙圆板20上设置三个第二螺孔202，所述第二螺孔202上宽下窄，所述第二螺孔202较宽的一端连接所述加温台盘。

第二螺孔202采用上宽下窄的形状，能够使螺母陷入特氟龙圆板20内，不仅能够连接牢固，同时，还能够起到一定绝缘作用。

由于加温台盘的台面是用来取代光发射显微镜的样品台的，因此，在机台连接板的第一连接部与光发射显微镜的底座连接后，再次同加温台盘的底座连接，使加温台盘的台面朝向光发射显微镜的镜头方向，使得用户能够通过镜头观察处于加温台盘台面上的待测试芯片。

步骤S140，在所述机台连接板与所述加温台盘之间设置隔热垫圈。

具体的，隔热垫圈穿过第二螺孔202对应的螺母，使机台连接板与加温台盘之间不直接接触。

由于机台连接板有一定的导热性，过热会影响失效定位的效果，因此，在机台连接板与加温台盘之间设置隔热垫圈，使两者之间的空气流通，利于散热。

步骤S150，将与所述机台连接板固定连接后的所述加温台盘安装于所述光发射显微镜的样品台所处的位置上，使所述加温台盘的台面取代所述样品台。

在机台连接板连接加温台盘与光发射显微镜后，需要使加温台盘与光发射显微镜能够匹配，需要使加温台盘取代光发射显微镜上的原样品台，即将光发射显微镜的样品台拆除，同时，通过光发射显微镜的底座、机台连接板来固定加温台盘，使加温台盘具有原样品台的功能，同时，也能够加热，使得加温台盘与光发射显微镜的功能能够结合。

步骤S160，将待测试芯片置于所述加温台盘上，设定所述加温台盘的温度范围，使所述待测试芯片处于测试温度下，其中，所述温度范围为140℃-160℃。

由于是测试芯片在高温环境下的失效位置，因此，需要预设加温台盘的温度范围，使待测试芯片处于测试温度下。

如表1所示，为加温台盘面板设定值与热电偶实际温度的对应值。

温度范围	面板设定	热电偶(C)
			条件1	50	50
条件2	75	74.5
			条件3	100	98.5
条件4	125	123.3
			条件5	150	147.7
条件6	175	172.9
			条件7	200	196.9

表1

在一个实施例中，使待测试芯片处于150℃的环境中，然后进行失效定位测试。一般地，加温台盘面板设定值为150℃时，热电偶实际上只有147.7℃，即实际上待测试芯片是处于147.7℃的环境中，但这并不影响测试结果的准确性。

步骤S170，标记所述待测试芯片上的亮点，所述亮点为待测试芯片的失效位置。

在完成步骤S110-步骤S160后，待测试芯片上会出现亮点，该亮点即为失效位置，对这些亮点进行标记就能够获取待测试芯片的失效位置。

综上所述，上述芯片失效分析方法只需要更换台盘就可以快速找出漏电的真实位置，不需要在毫无方向的前提下进行物理分析，可以减少后续分析的工作量，同时针对一些存在设计问题的芯片也能快速找出薄弱环节来加以改善。EMMI分析技术及加温台盘均为成熟技术，而通过结合两者进行分析可以快速找出失效芯片高温漏电的位置，因此使用高温测试台盘更换普通EMMI测试台盘实现高温下对失效样品进行失效定位，进而找到缺陷点。

如图3所示，为芯片失效分析装置的模块图。

一种芯片失效分析装置，用于定位待测试芯片在高温环境下的失效位置，包括光发射显微镜301和加温台盘302，还包括机台连接板303和隔热垫圈304。

所述机台连接板303预设第一连接部与第二连接部；所述第一连接部用于与所述光发射显微镜301的底座固定连接；所述第二连接部用于与加温台盘302的底座固定连接，使所述机台连接板303位于所述光发射显微镜301与所述加温台盘302之间。

所述机台连接板303与所述加温台盘302之间设置隔热垫圈304；在与所述机台连接板固定连接后，所述加温台盘302用于安装于所述光发射显微镜301的样品台所处的位置上，使所述加温台盘的台面取代所述样品台；所述待测试芯片置于所述加温台盘上；所述加温台盘302用于设定所述待测试芯片所需的温度范围，使所述待测试芯片处于测试温度下；其中，在测试温度下，所述待测试芯片上的亮点为待测试芯片的失效位置。

机台连接板303为特氟龙圆板，所述特氟龙圆板的边缘开设方形开口，所述方形开口用于卡扣于所述加温台盘303上的加热模块。

所述特氟龙圆板上设置多个第一连接部，所述第一连接部为第二螺孔，所述第二螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述加温台盘302。

所述特氟龙圆板上设置多个不穿透所述特氟龙圆板的第二连接部，所述第二连接部为第一螺孔，所述第一螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述光发射显微镜301。

特氟龙圆板的厚度大于所述加热模块的高度。

特氟龙圆板上设置三个第二螺孔，所述第二螺孔上宽下窄，所述第二螺孔较宽的一端连接所述加温台盘302。

特氟龙圆板上设置四个不穿透所述特氟龙圆板的第一螺孔，所述第一螺孔呈矩阵排列于所述特氟龙圆板上。

上述芯片失效定位方法和装置通过机台连接板将光发射显微镜301与加温台盘302连接起来，使机台连接板303位于光发射显微镜301的底座与加温台盘302的底座之间。同时，在机台连接板303与加温台盘302之间设置隔热垫圈304；将加温台盘302装载于所述光发射显微镜301的样品台所处的位置上；将待测试芯片置于加温台盘的台面上，设定加温台盘302的温度范围，使待测试芯片处于测试温度下，其中，所述温度范围为140℃-160℃；待测试芯片上的亮点为待测试芯片的失效位置。因此，能够结合加温台盘302使待测试芯片处于测试温度下，再通过光发射显微镜301来定位出待测试芯片的失效位置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种芯片失效分析方法，用于定位待测试芯片在高温环境下的失效位置，其特征在于，包括以下步骤：

制作机台连接板，所述机台连接板预设第一连接部与第二连接部；

将第一连接部与光发射显微镜的底座固定连接；

将所述第二连接部与加温台盘的底座固定连接，使所述机台连接板位于所述光发射显微镜与所述加温台盘之间；

在所述机台连接板与所述加温台盘之间设置隔热垫圈；

将与所述机台连接板固定连接后的所述加温台盘安装于所述光发射显微镜的样品台所处的位置上，使所述加温台盘的台面取代所述样品台；

将待测试芯片置于所述加温台盘上，设定所述加温台盘的温度范围，使所述待测试芯片处于测试温度下，其中，所述温度范围为140℃-160℃；

标记所述待测试芯片上的亮点，所述亮点为待测试芯片的失效位置。

2.根据权利要求1所述的芯片失效分析方法，其特征在于，所述制作机台连接板，所述机台连接板预留第一连接部与第二连接部的步骤包括：

制作机台连接板，所述机台连接板为特氟龙圆板；

在所述特氟龙圆板的边缘开设方形开口，所述方形开口用于卡扣于所述加温台盘上的加热模块；

在所述特氟龙圆板上设置多个不穿透所述特氟龙圆板的第一连接部，所述第一连接部为第一螺孔，所述第一螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述光发射显微镜的底座；

在所述特氟龙圆板上设置多个第二连接部，所述第二连接部为第二螺孔，所述第二螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述加温台盘的底座。

3.根据权利要求2所述的芯片失效分析方法，其特征在于，所述制作机台连接板的步骤包括：

制作厚度大于所述加热模块高度的特氟龙圆板。

4.根据权利要求2所述的芯片失效分析方法，其特征在于，在所述特氟龙圆板上设置三个第二螺孔，所述第二螺孔上宽下窄，所述第二螺孔较宽的一端连接所述加温台盘。

5.根据权利要求2所述的芯片失效分析方法，其特征在于，在所述特氟龙圆板上设置四个不穿透所述特氟龙圆板的第一螺孔，所述第一螺孔呈矩阵排列于所述特氟龙圆板上。

6.一种芯片失效分析装置，用于定位待测试芯片在高温环境下的失效位置，包括光发射显微镜和加温台盘，其特征在于，还包括机台连接板和隔热垫圈；

所述机台连接板预设第一连接部与第二连接部；所述第一连接部用于与所述光发射显微镜的底座固定连接；所述第二连接部用于与加温台盘的底座固定连接，使所述机台连接板位于所述光发射显微镜与所述加温台盘之间；

所述机台连接板与所述加温台盘之间设置隔热垫圈；在与所述机台连接板固定连接后，所述加温台盘用于安装于所述光发射显微镜的样品台所处的位置上，使所述加温台盘的台面取代所述样品台；所述待测试芯片置于所述加温台盘上，所述加温台盘用于设定所述待测试芯片所需的温度范围，使所述待测试芯片处于测试温度下；其中，在测试温度下，所述待测试芯片上的亮点为待测试芯片的失效位置。

7.根据权利要求6所述的芯片失效分析装置，其特征在于，所述机台连接板为特氟龙圆板，所述特氟龙圆板的边缘开设方形开口，所述方形开口用于卡扣于所述加温台盘上的加热模块；

所述特氟龙圆板上设置多个不穿透所述特氟龙圆板的第一连接部，所述第一连接部为第一螺孔，所述第一螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述光发射显微镜；

所述特氟龙圆板上设置多个第二连接部，所述第二连接部为第二螺孔，所述第二螺孔用于连接所述特氟龙圆板与所述加温台盘的底座。

8.根据权利要求7所述的芯片失效分析装置，其特征在于，所述特氟龙圆板的厚度大于所述加热模块的高度。

9.根据权利要求7所述的芯片失效分析装置，其特征在于，所述特氟龙圆板上设置三个第二螺孔，所述第二螺孔上宽下窄，所述第二螺孔较宽的一端连接所述加温台盘。

10.根据权利要求7所述的芯片失效分析装置，其特征在于，所述特氟龙圆板上设置四个不穿透所述特氟龙圆板的第一螺孔，所述第一螺孔呈矩阵排列于所述特氟龙圆板上。