CN201242582Y

CN201242582Y - 一种集成电路缺陷定位测试***

Info

Publication number: CN201242582Y
Application number: CNU2008200582498U
Authority: CN
Inventors: 刘学森
Original assignee: SHANGHAI FAILURE ANALYSIS LABORATORY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI FAILURE ANALYSIS LABORATORY Co Ltd
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2018-05-09

Abstract

本实用新型提供一种集成电路缺陷定位测试***，属于电子测试设备领域，涉及一种对集成电路缺陷进行定位测试的***。本实用新型所描述的***中，主要包括有：控制分析单元，激光发生器，激光分配器，激光扫描装置，声波震荡发生器，光学显微装置，样品加电模块，微光探测装置，定额电流电压测量装置，定额电压电流测量装置，以及减震台与暗室箱体等。利用本实用新型，可直接对集成电路的各种不同类型缺陷，实现直观的物理位置缺陷定位功能，能够及时、准确地发现集成电路的缺陷，从而改进产品质量、加快研发速度、提高生产工艺水平。

Description

一种集成电路缺陷定位测试***

技术领域

本实用新型属于电子测试设备领域，涉及一种对集成电路缺陷进行定位测试的***。

背景技术

对于集成电路的缺陷定位，目前一般是采用微光辐射定位技术，该技术利用缺陷部位的电子空穴对耦合释放光子来探测失效点，该技术有明显局限性，对于集成电路通孔开路、空洞、短路、铝线覆盖部位下方的缺陷点等无法实现定位。

本实用新型对缺陷定位技术进行了创新，联合利用超声波与激光光束(例：波长：1.3um，能量：100mW，聚焦点：0.65um，)扫描硅晶体，造成局部加热的效果，用超声波加强热量聚集效果，并观察其电流变化用以定位可能有问题的缺陷点，可以观察到现有微光辐射定位技术发现不了的缺陷点，如集成电路通孔开路、空洞、短路、铝线覆盖部位下方的缺陷点等，从而得到灵敏准确的缺陷定位。

用1.1um以上的激光束在器件表面扫描，因为硅能带主要是1.1um以下，大于1.1um的光束产生热量而避免产生大量光电流，同时加以15MHZ的超声波振荡，激光束的部分能量转化为热量，如果互连线中存在缺陷或者空洞，声波在缺陷处会加剧热量的产生，这些区域附近的热量传导不同于其它的完整区域，将引起局部温度变化，从而引起电阻值改变ΔR，如果对互连线施加恒定电压，则表现为电流变化ΔI＝(ΔR/V)I，通过此关系，将热引起的电阻变化和电流变化联系起来，内部的电流电压改变可以由电源模块端测量到变化，这种电流变化可以达到微安级别以上。将电流变化的大小与所成像的像素亮度对应，像素的位置和电流发生变化时激光扫描到的位置相对应。这样，就可以产生声致电流像来定位缺陷。

声致电流像常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析，线路漏电路径分析.利用声致电流方法，可以有效地对电路中缺陷定位，如线条中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻区等；

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种对集成电路缺陷进行定位测试的***，可以观察到集成电路通孔开路、空洞、短路、铝线覆盖部位下方的缺陷点等，可以得到灵敏准确的缺陷定位。

一种对集成电路缺陷进行定位测试的***，它是这样实现的，该***包括：控制分析单元，是装载有集成电路缺陷定位测试程序的微型计算机，包括有用以对测试结果实现图像处理功能的程序，以及用以分析电流电压测试数据的测试单元；

激光发生器，用于产生1064nm激光与1340nm激光的功能模块；

激光分配器，是连接在所述的激光发生器和激光扫描装置之间的，用于分配不同强度和种类激光的功能模块；

激光扫描装置，是设置在激光与样品之间，用于实现激光在样品表面的步进扫描功能的机电装置；

声波震荡发生器，是用于加载声波震荡并作用于样品的机电功能装置；

光学显微装置，是用于对样品表面拍照的光学显微装置；

样品加电模块：是用于向被测试样品加载电子信号的电路模块，包括有微探针装置、接口插槽、电流加载源和电压加载源；

微光探测装置，是一种探测样品的微光辐射的光电子信号的机电功能模块；

定额电流电压测量装置，指的是能提供定额电流，并对被测试样品的电压信号进行A/D转换，并传输到控制分析单元中的电路结构；

定额电压电流测量装置，指的是能提供定额电压，并对被测试样品的电流信号进行A/D转换，并传输到控制分析单元中的电路结构；

减震台与暗室箱体，能提供减震功能与暗室功能，是承载样品台及探测与测量装置的结构部件。

本实用新型的优点在于：利用本实用新型中的声波震荡操作，以及加载不同波段激光扫描功能，可直接对集成电路的各种不同类型缺陷，如漏电流、氧化层击穿、通孔空洞、短路、开路等，实现直观的物理位置缺陷定位功能，从而能够及时、准确地发现集成电路的缺陷、改进产品质量、加快研发速度、提高生产工艺水平。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进行更详细的说明。

图1是本实用新型所述的集成电路缺陷定位测试***的结构框图。

图2是本实用新型所述的集成电路缺陷定位测试***的实现方式的流程图。

图3是利用本实用新型进行集成电路样品测试举例的框图。

具体实施方式

下面参照着附图对本实用新型做进一步的说明。

图中的数字标号说明：

100-1064纳米激光发生器，110-1340纳米激光发生器，200-激光分配器，210-激光扫描装置；300-光学显微装置，400-超声波震荡发生器，500-微光探测装置；600-样品加电模块，610-定额电流电压测量装置；611-定额电压源电流测量装置，700-控制分析单元，800-减震台与暗室箱体、900-待测样品。

图1的说明：

参图中所示，该集成电路缺陷定位测试***，其结构情况是这样的：控制分析单元700是本***中面向用户的主要操作界面，对整个测试过程的起到图像分析、总体控制作用；激光分配器200，是连接在1064纳米激光发生器100、1340纳米激光发生器110和激光扫描装置210之间的接口；针对于待测样品900，设置有样品加电模块600，可以向待测样品加载特定的电子信号，还设置有定额电流电压测量装置610和定额电压源电流测量装置611；针对于待测样品900，还设置有光学显微装置300、超声波震荡发生器400、微光探测装置500。承载待测样品900及控制分析单元700以外的其它装置是减震台与暗室箱体800，以提供减轻震动和暗室效果。

所述的控制分析单元700，可直接采用个人电脑、微型计算机等来实现。针对于本实用新型，该控制分析单元700包括有控制分析主机板、显示屏、键盘；另外，还包括有具有运算处理功能的运算处理器，如CPU，具有数据存储功能的存储器，如硬盘。另外，检测出的结果可以在PC机显示屏上进行显示，也可以通过打印机打印出来。

所述的控制分析主机板，包括有用以对待测样品900的测试结果实现运算分析功能的单片机，以及用以存储测试数据的存储单元。控制分析单元是用于实现样品的信号加载、信号采样、信号计算、图像处理、图像叠加比较的功能模块。其中所设置的单片机，是具有数据综合处理功能的模块结构，包括有运算处理功能、控制功能、时钟功能，存储功能，以及接口等，能够控制激光分配器200、定额电流电压测量装置610和定额电压源电流测量装置611、光学显微装置300、超声波震荡发生器400、微光探测装置500。其中的存储单元，能够存储用于执行本实用新型所述的定额电流电压测量装置610和定额电压源电流测量装置611、光学显微装置300、微光探测装置500的测试工作的相关程序，并能够缓存测试结果。

所述的样品加电模块600，指的是用于向待测样品900上加载电子信号的电源电路加载模块。主要包括电流电压源和显微探针装置。

整个加电模块600中的电子信号，可根据需要做具体选择，拓展功能非常灵活，从而为直接实现各种不同集成电路的测试操作奠定基础。

所述的激光分配器200，是连接在1064纳米激光发生器100、1340纳米激光发生器110和激光扫描装置210之间的接口，用来调节加载在激光扫描装置210的激光种类和激光强度。

所述的激光扫描装置210，指的是能对激光信号，通过微分步进马达来实现对待测样品表面的逐行扫描功能，并将其位置信息传送到控制分析单元700的功能结构。

所述的光学显微装置300，指的是能对待测样品900表面进行光学显微拍照，放大倍数从0.3倍到1000倍可调。

所述的超声波震荡发生器400，指的是能产生超声波震荡效果，对待测样品900进行超声波震荡，从而使样品在缺陷部位的发热效果更为明显，这也是本实用新型的重要特点。

所述的微光探测装置500，指的是一种对微光敏感的CCD探测装置，能捕捉到样品在加电情况下在缺陷部位发射出来的微弱光子，转化为图像信号。

所述的定额电流电压测量装置610，指的是能对待测样品900在被加载定额电压的情况下，测量其电流大小的微弱变化的装置，其测量精度能达到纳安级别，其电流大小微弱变化值传送到控制分析单元700，与激光扫描装置210的位置信号合成一起，可以形成对于待测样品900的电流变化图像。

所述的定额电压电流测量装置611，指的是能对待测样品900在被加载定额电流的情况下，测量其电压大小的微弱变化的装置，其测量精度能达到微伏级别，其电压大小微弱变化值传送到控制分析单元700，与激光扫描装置210的位置信号合成一起，可以形成对于待测样品900的电压变化图像。

所述的减震台与暗室箱体800，指的是承载待测样品900及控制分析单元以外的其它装置的载物台与暗室箱体，以提供减轻震动和暗室效果。

图2的说明：

在本实用新型中，分别用如下步骤，来实现对不同的待测样品的缺陷定位进行测试。

步骤1，图中标识为1001，对待测样品加电。

本实用新型所述的缺陷定位测试***的通用性很强。对于不同类型的集成电路或半导体器件来说，首先需要对待测样品加电，再来安排下一步的各种操作。

步骤2，图中标识为1002：对样品进行超声波震荡。

承接上一步骤，对待测样品进行超声波震荡，缺陷处的晶格累积能量，使缺陷处的热效应较其它正常区域更为明显。

步骤3，图中标识为1003：对样品进行激光扫描。

当前面的准备工作做好之后，对应着要测试的待测样品900，直接进行激光扫描工作。在该步骤中，主要是启动整个激光反生器、激光分配器与激光扫描装置，包括激光分配器200、1064纳米激光发生器100、1340纳米激光发生器110、激光扫描装置210，实现对样品表面进行逐行扫描。进行通过光学显微镜拍照，形成光学图像1，以备下面的分析之用。

用激光束在器件表面扫描，激光束的部分能量转化为热量。如果互连线中存在缺陷或者空洞，这些区域附近的热量传导不同于其它的完整区域，将引起局部温度变化，从而引起电阻值改变ΔR。其中，电阻率变化与温度的关系是Δρ＝ρ₀×αTCR(T-T₀)，αTCR-电阻的温度系数。

如果对互连线施加恒定电压，则表现为电流变化ΔI＝(ΔR/V)I，通过此关系，将热引起的电阻变化和电流变化联系起来。将电流变化的大小与所成像的像素亮度对应，像素的位置和电流发生变化时激光扫描到的位置相对应。这样，就可以产生镭射诱导电流像来定位缺陷。

步骤4，图中标识为1004：测量样品电流、电压的变化。

该步骤的主要目的是，对待测样品的电流与电压进行测量监控，记录量值大小。通常量测样品的电源模块输入输出端，或者用显微探针选择探测有关电路区域。

步骤5，图中标识为1005：分析合成电流像。

对样品加载恒定电压时，将电流变化的大小与所成像的像素亮度对应，像素的位置和电流发生变化时激光扫描到的位置相对应。这样，就可以合成产生电流像。

步骤6，图中标识为1006：分析合成电压像。

对样品加载恒定电流时，将电压变化的大小与所成像的像素亮度对应，像素的位置和电压发生变化时激光扫描到的位置相对应。这样，就可以合成电压像。

步骤7，图中标识为1007：对样品进行微光辐射拍照成像。

在存在着漏电、击穿、热载流子效应的半导体器件中，其失效点由于电致发光过程而产生发光现象。这些光子流通过收集和增强，再经过微光探测装置500的CCD光电转换和图像处理，得到一张发光像，即微光辐射拍照成像。

步骤8，图中标识为1008：对样品进行光学拍照成像。

对器件表面进行光学显微镜拍照成像。

步骤9，图中标识为1009：将电流像、电压像、微光辐射拍照成像和光学拍照成像进行叠加，来实现对失效点和缺陷的物理定位。

所获得的图像结果，可通过控制分析单元700进行数据分析。

步骤10，图中标识为1010：标识待测样品缺陷点位置。

这一步骤，要对待测样品900的合成图像中的异常亮点进行标示，必要的时候还要将同型号的正常良品进行步骤1到步骤9的操作，以比较合成图像中的异常亮点的差别，从而标识待测样品缺陷点的物理位置。进行完该步骤后，针对于该待测样品900的缺陷定位测试分析工作，就结束了。

图3的说明：

参图中所示，这儿展示了一个利用本***进行操作的测试数据方面的例子。

本实施例中，整体表格称为测量情况框图1100，从左至右，依次为：

测量编号1101，代表着测试点的序列号。

测试点1102，代表着在待测样品900上所对应的测试位置，如存储单元152栅极多晶硅上方。

标准值1103，代表着针对特定测试点1102的图像数据，就是前面图2的步骤10中，所集成的图像数据。

偏差域值1104，代表着针对特别测试点1102的标准值1103所允许的偏差范围，从亮度方面进行考量。

测量值1105，代表着利用本实用新型所述的***，对测试点1102所进行测试的结果。

测试点评价1106，代表着对测试点1102测量结果的评价。如果测量值1105与标准值1103之间的偏差，小于偏差域值1104的话，则视为“正常”，否则视为“缺陷”。

总评价1107，代表着待测样品900的评价。依据所发现的异常亮点的位置来相应定位缺陷点的位置。

以上是对本实用新型的描述而非限定，基于本实用新型思想的其它实施方式，均在本实用新型的保护范围之中。

Claims

1.一种集成电路缺陷定位测试***，其特征在于该***包括：

控制分析单元，是具有集成电路缺陷定位测试功能的微型计算机；

激光发生器，用于产生1064nm激光与1340nm激光的功能模块；

光学显微装置，是用于对样品表面拍照的光学显微装置；

2.根据权利要求1所述的一种集成电路缺陷定位测试***，其特征在于：所述的控制分析单元包括有控制分析主机板、显示屏、键盘，具有运算处理功能的运算处理器，以及具有数据存储功能的存储器。