專利名稱：集成電路缺陷定位測試系統(tǒng)及實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子測試設備領域，涉及一種對集成電路缺陷進行定 位測試的系統(tǒng)及系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。
背景技術：
對于集成電路的缺陷定位，目前一般是采用微光輻射定位技術， 該技術利用缺陷部位的電子空穴對耦合釋放光子來探測失效點，該技 術有明顯局限性，對于集成電路通孔開路、空洞、短路、鋁線覆蓋部 位下方的缺陷點等無法實現(xiàn)定位。
本發(fā)明對缺陷定位技術進行了創(chuàng)新，聯(lián)合利用超聲波與激光光束
(例波長1. 3 um，能量100mW，聚焦點0.65um，)掃描硅晶體，造 成局部加熱的效果，用超聲波加強熱量聚集效果，并觀察其電流變化 用以定位可能有問題的缺陷點，可以觀察到現(xiàn)有微光輻射定位技術發(fā) 現(xiàn)不了的缺陷點，如集成電路通孔開路、空洞、短路、鋁線覆蓋部位 下方的缺陷點等，從而得到靈敏準確的缺陷定位。
用1. lum以上的激光束在器件表面掃描，因為硅能帶主要是 l.lum以下，大于1. lum的光束產(chǎn)生熱量而避免產(chǎn)生大量光電流，同 時加以15MHZ的超聲波振蕩，激光束的部分能量轉化為熱量，如果互 連線中存在缺陷或者空洞，聲波在缺陷處會加劇熱量的產(chǎn)生，這些區(qū) 域附近的熱量傳導不同于其它的完整區(qū)域，將引起局部溫度變化，從 而引起電阻值改變AR，如果對互連線施加恒定電壓，則表現(xiàn)為電流 變化△ I二( △ R/V) I，通過此關系，將熱引起的電阻變化和電流變化聯(lián) 系起來，內(nèi)部的電流電壓改變可以由電源模塊端測量到變化，這種電 流變化可以達到微安級別以上。將電流變化的大小與所成像的像素亮 度對應，像素的位置和電流發(fā)生變化時激光掃描到的位置相對應。這 樣，就可以產(chǎn)生聲致電流像來定位缺陷。
聲致電流像常用于芯片內(nèi)部高阻抗及低阻抗分析，線路漏電路 徑分析.利用聲致電流方法，可以有效地對電路中缺陷定位，如線條 中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻區(qū)等；
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對集成電路缺陷進行定位測試的系統(tǒng) 及系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，可以觀察到集成電路通孔開路、空洞、短路、鋁 線覆蓋部位下方的缺陷點等，可以得到靈敏準確的缺陷定位。
一種對集成電路缺陷進行定位測試的系統(tǒng)，它是這樣實現(xiàn)的，該
系統(tǒng)包括控制分析單元，是裝載有集成電路缺陷定位測試程序的微 型計算機，包括有用以對測試結果實現(xiàn)圖像處理功能的程序，以及用 以分析電流電壓測試數(shù)據(jù)的測試單元；
激光發(fā)生器，用于產(chǎn)生106化ra激光與1340nm激光的功能模塊；
激光分配器，是連接在所述的激光發(fā)生器和激光掃描裝置之間 的，用于分配不同強度和種類激光的功能模塊；
激光掃描裝置，是設置在激光與樣品之間，用于實現(xiàn)激光在樣品 表面的步進掃描功能的機電裝置；
聲波震蕩發(fā)生器，是用于加載聲波震蕩并作用于樣品的機電功能 裝置；
光學顯微裝置，是用于對樣品表面拍照的光學顯微裝置； 樣品加電模塊是用于向被測試樣品加載電子信號的電路模塊，
包括有微探針裝置、接口插槽、電流加載源和電壓加載源；
微光探測裝置，是一種探測樣品的微光輻射的光電子信號的機電
功能模塊；
定額電流電壓測量裝置，指的是能提供定額電流，并對被測試樣 品的電壓信號進行A/D轉換，并傳輸?shù)娇刂品治鰡卧械碾娐方Y構；
定額電壓電流測量裝置，指的是能提供定額電壓，并對被測試樣 品的電流信號進行A/D轉換，并傳輸?shù)娇刂品治鰡卧械碾娐方Y構；
減震臺與暗室箱體，能提供減震功能與暗室功能，是承載樣品臺 及探測與測量裝置的結構部件。
一種對集成電路缺陷進行定位測試的系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，它是這樣 實現(xiàn)的，該方法包括如下步驟步驟l，給有缺陷的樣品加電；
步驟2，啟動聲波震蕩發(fā)生器作用于樣品；
步驟3,進行光學顯微鏡拍照形成光學圖像1;
步驟4,啟動電流電壓測量裝置；
步驟5,對樣品表面進行1064nm激光掃描，將電流數(shù)據(jù)形成圖像2;
步驟6，對樣品表面進行1340nm激光掃描，將電壓數(shù)據(jù)形成圖
像3;
步驟7,進行微光輻射儀拍照，形成圖像4;
步驟8,將圖像1、 2、 3、 4在控制分析單元集成重疊成一張圖
像；
步驟9,給無缺陷的樣品加電，并重復步驟從2至8，比較有缺 陷的樣品和無缺陷的樣品的圖像，實現(xiàn)對樣品缺陷位置的定位操作。
本發(fā)明的優(yōu)點在于利用本發(fā)明中的聲波震蕩操作，以及加載不 同波段激光掃描功能，可直接對集成電路的各種不同類型缺陷，如漏 電流、氧化層擊穿、通孔空洞、短路、開路等，實現(xiàn)直^L的物理位置 缺陷定位功能，從而能夠及時、準確地發(fā)現(xiàn)集成電路的缺陷、改進產(chǎn) 品質(zhì)量、加快研發(fā)速度、提高生產(chǎn)工藝水平。
下面結合附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明。 圖1是本發(fā)明所述的集成電路缺陷定位測試系統(tǒng)的結構框圖。 圖2是本發(fā)明所述的集成電路缺陷定位測試系統(tǒng)的實現(xiàn)方法的 流程圖。
圖3是利用本發(fā)明進行集成電路樣品測試舉例的框圖。
具體實施例方式
下面參照著附圖對本發(fā)明做進 一 步的說明。 圖中的數(shù)字標號說明
100 - 1064納米激光發(fā)生器，110 - 1340納米激光發(fā)生器，200 -激光分配器，210-激光掃描裝置；300 -光學顯微裝置，400 -超 聲波震蕩發(fā)生器，500 -微光探測裝置；600 -樣品加電模塊，610-定額電流電壓測量裝置；611 -定額電壓源電流測量裝置，700 -控制 分析單元，800 -減震臺與暗室箱體、900-待測樣品。圖1的說明
參圖中所示，該集成電路缺陷定位測試系統(tǒng)，其結構情況是這樣 的控制分析單元700是本系統(tǒng)中面向用戶的主要操作界面，對整個 測試過程的起到圖像分析、總體控制作用；激光分配器200，是連接 在1064納米激光發(fā)生器100、 1340納米激光發(fā)生器110和激光掃描 裝置210之間的接口；針對于待測樣品900,設置有樣品加電模塊600， 可以向待測樣品加載特定的電子信號，還設置有定額電流電壓測量裝 置610和定額電壓源電流測量裝置611;針對于待測樣品900,還設 置有光學顯微裝置300、超聲波震蕩發(fā)生器400、微光探測裝置500。 承載待測樣品900及控制分析單元700以外的其它裝置是減震臺與暗 室箱體800，以提供減輕震動和暗室效果。
所述的控制分析單元700，可直接采用個人電腦、微型計算機等 來實現(xiàn)。針對于本發(fā)明，該控制分析單元700包括有控制分析主機板、 顯示屏、鍵盤；另外，還包括有具有運算處理功能的運算處理器，如 CPU，具有數(shù)據(jù)存儲功能的存儲器，如硬盤。另外，檢測出的結果可 以在PC機顯示屏上進行顯示，也可以通過打印機打印出來。
所述的控制分析主機板，包括有用以對待測樣品900的測試結果 實現(xiàn)運算分析功能的單片機，以及用以存儲測試數(shù)據(jù)的存儲單元。控 制分析單元是用于實現(xiàn)樣品的信號加載、信號采樣、信號計算、圖像 處理、圖像疊加比較的功能模塊。其中所設置的單片機，是具有數(shù)據(jù) 綜合處理功能的模塊結構，包括有運算處理功能、控制功能、時鐘功 能，存儲功能，以及接口等，能夠控制激光分配器200、定額電流電 壓測量裝置610和定額電壓源電流測量裝置611、光學顯孩￡裝置300、 超聲波震蕩發(fā)生器400、微光探測裝置500。其中的存儲單元，能夠 存儲用于執(zhí)行本發(fā)明所述的定額電流電壓測量裝置610和定額電壓 源電流測量裝置611、光學顯微裝置300、微光探測裝置500的測試 工作的相關程序，并能夠緩存測試結果。
所述的樣品加電模塊600,指的是用于向待測樣品900上加載電 子信號的電源電路加載模塊。主要包括電流電壓源和顯微探針裝置。
整個加電模塊600中的電子信號，可根據(jù)需要做具體選擇，拓展 功能非常靈活，從而為直接實現(xiàn)各種不同集成電路的測試操作奠定基礎。
所述的激光分配器200，是連接在1064納米激光發(fā)生器100、 1340 納米激光發(fā)生器IIO和激光掃描裝置210之間的接口，用來調(diào)節(jié)加栽 在激光掃描裝置210的激光種類和激光強度。
所述的激光掃描裝置210,指的是能對激光信號，通過微分步進 馬達來實現(xiàn)對待測樣品表面的逐行掃描功能，并將其位置信息傳送到 控制分析單元700的功能結構。
所述的光學顯微裝置300,指的是能對待測樣品900表面進行光 學顯微拍照，放大倍數(shù)從0. 3倍到1000倍可調(diào)。
所述的超聲波震蕩發(fā)生器400，指的是能產(chǎn)生超聲波震蕩效果， 對待測樣品900進行超聲波震蕩，從而使樣品在缺陷部位的發(fā)熱效果 更為明顯，這也是本發(fā)明的重要特點。
所述的微光探測裝置500,指的是一種對微光敏感的CCD探測裝 置，能捕捉到樣品在加電情況下在缺陷部位發(fā)射出來的微弱光子，轉 化為圖像信號。
所述的定額電流電壓測量裝置610，指的是能對待測樣品900在 被加載定額電壓的情況下，測量其電流大小的微弱變化的裝置，其測 量精度能達到納安級別，其電流大小微弱變化值傳送到控制分析單元 700,與激光掃描裝置210的位置信號合成一起，可以形成對于待測 樣品900的電流變化圖像。
所述的定額電壓電流測量裝置611，指的是能對待測樣品900在 被加載定額電流的情況下，測量其電壓大小的微弱變化的裝置，其測 量精度能達到微伏級別，其電壓大小微弱變化值傳送到控制分析單元 700,與激光掃描裝置210的位置信號合成一起，可以形成對于待測 樣品900的電壓變化圖像。
所述的減震臺與暗室箱體800,指的是承載待測樣品900及控制 分析單元以外的其它裝置的載物臺與暗室箱體，以提供減輕震動和暗 室效果。
圖2的說明
在本發(fā)明中，分別用如下步驟，來實現(xiàn)對不同的待測樣品的缺陷 定位進行測試。步驟l,圖中標識為1001,對待測樣品加電。
本發(fā)明所述的缺陷定位測試系統(tǒng)的通用性很強。對于不同類型的 集成電路或半導體器件來說，首先需要對待測樣品加電，再來安排下 一步的各種操作。
步驟2,圖中標識為1002:對樣品進行超聲波震蕩。 承接上一步驟，對待測樣品進行超聲波震蕩，缺陷處的晶格累積 能量，使缺陷處的熱效應較其它正常區(qū)域更為明顯。 步驟3，圖中標識為1003:對樣品進行激光掃描。 當前面的準備工作做好之后，對應著要測試的待測樣品900，直 接進行激光掃描工作。在該步驟中，主要是啟動整個激光反生器、激 光分配器與激光掃描裝置，包括激光分配器200、 1064納米激光發(fā)生 器100、 1340納米激光發(fā)生器110、激光掃描裝置210,實現(xiàn)對樣品 表面進行逐行掃描。進行通過光學顯微鏡拍照，形成光學圖像l，以 備下面的分析之用。
用激光束在器件表面掃描，激光束的部分能量轉化為熱量。如果 互連線中存在缺陷或者空洞，這些區(qū)域附近的熱量傳導不同于其它的 完整區(qū)域，將引起局部溫度變化，從而引起電阻值改變AR。其中， 電阻率變化與溫度的關系是A p =p。 x ctTCR (T-T。) ， aTCR-電阻的溫度 系數(shù)。
如果對互連線施加恒定電壓，則表現(xiàn)為電流變化AI-(AR/V)1， 通過此關系，將熱引起的電阻變化和電流變化聯(lián)系起來。將電流變化 的大小與所成像的像素亮度對應，像素的位置和電流發(fā)生變化時激光 掃描到的位置相對應。這樣，就可以產(chǎn)生鐳射誘導電流像來定位缺陷。
步驟4,圖中標識為1004:測量樣品電流、電壓的變化。 該步驟的主要目的是，對待測樣品的電流與電壓進行測量監(jiān)控，
記錄量值大小。通常量測樣品的電源模塊輸入輸出端，或者用顯微探
針選擇探測有關電路區(qū)域。
步驟5，圖中標識為1005:分析合成電流像。 對樣品加載恒定電壓時，將電流變化的大小與所成像的像素亮度對應，像素的位置和電流發(fā)生變化時激光掃描到的位置相對應。這樣， 就可以合成產(chǎn)生電流像。
步驟6，圖中標識為1006:分析合成電壓像。
對樣品加栽恒定電流時，將電壓變化的大小與所成像的像素亮度 對應，像素的位置和電壓發(fā)生變化時激光掃描到的位置相對應。這樣， 就可以合成電壓像。
步驟7，圖中標識為1 007:對樣品進行微光輻射拍照成像。
在存在著漏電、擊穿、熱載流子效應的半導體器件中，其失效點 由于電致發(fā)光過程而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。這些光子流通過收集和增強，再 經(jīng)過微光探測裝置500的CCD光電轉換和圖像處理，得到一張發(fā)光 像，即微光輻射拍照成像。
步驟8，圖中標識為1008:對樣品進行光學拍照成像。
對器件表面進行光學顯微鏡拍照成像。
步驟9，圖中標識為1009:將電流像、電壓像、微光輻射拍照成 像和光學拍照成像進行疊加，來實現(xiàn)對失效點和缺陷的物理定位。 所獲得的圖像結果，可通過控制分析單元700進行數(shù)據(jù)分析。 步驟IO，圖中標識為1010:標識待測樣品缺陷點位置。 這一步驟，要對待測樣品900的合成圖像中的異常亮點進行標 示，必要的時候還要將同型號的正常良品進行步驟1到步驟9的操作， 以比較合成圖像中的異常亮點的差另'j,從而標識待測樣品缺陷點的物 理位置。進行完該步驟后，針對于該待測樣品900的缺陷定位測試分 析工作，就結束了。
圖3的說明
參圖中所示，這兒展示了 一個利用本系統(tǒng)進行操作的測試數(shù)據(jù)方 面的例子。
本實施例中，整體表格稱為測量情況框圖1100,從左至右，依 次為
測量編號1101 ，代表著測試點的序列號。
測試點1102,代表著在待測樣品900上所對應的測試位置，如 存儲單元152柵極多晶硅上方。標準值1103，代表著針對特定測試點1102的圖像數(shù)據(jù)，就是前 面圖2的步驟10中，所集成的圖像數(shù)據(jù)。
偏差域值1104,代表著針對特別測試點1102的標準值1103所 允許的偏差范圍，從亮度方面進行考量。
測量值1105，代表著利用本發(fā)明所述的系統(tǒng)，對測試點1102所 進行測試的結果。
測試點評價1106，代表著對測試點1102測量結果的評價。如果 測量值1105與標準值1103之間的偏差，小于偏差域值1104的話， 則視為"正常"，否則視為"缺陷"。
總評價1107，代表著待測樣品900的評價。依據(jù)所發(fā)現(xiàn)的異常 亮點的位置來相應定位缺陷點的位置。
以上是對本發(fā)明的描述而非限定，基于本發(fā)明思想的其它實施方 式，均在本發(fā)明的保護范圍之中。
權利要求
1.一種集成電路缺陷定位測試系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括控制分析單元，是裝載有集成電路缺陷定位測試程序的微型計算機，包括有用以對測試結果實現(xiàn)圖像處理功能的程序，以及用以分析電流電壓測試數(shù)據(jù)的測試單元；激光發(fā)生器，用于產(chǎn)生1064nm激光與1340nm激光的功能模塊；激光分配器，是連接在所述的激光發(fā)生器和激光掃描裝置之間的，用于分配不同強度和種類激光的功能模塊；激光掃描裝置，是設置在激光與樣品之間，用于實現(xiàn)激光在樣品表面的步進掃描功能的機電裝置；聲波震蕩發(fā)生器，是用于加載聲波震蕩并作用于樣品的機電功能裝置；光學顯微裝置，是用于對樣品表面拍照的光學顯微裝置；樣品加電模塊是用于向被測試樣品加載電子信號的電路模塊，包括有微探針裝置、接口插槽、電流加載源和電壓加載源；微光探測裝置，是一種探測樣品的微光輻射的光電子信號的機電功能模塊；定額電流電壓測量裝置，指的是能提供定額電流，并對被測試樣品的電壓信號進行A/D轉換，并傳輸?shù)娇刂品治鰡卧械碾娐方Y構；定額電壓電流測量裝置，指的是能提供定額電壓，并對被測試樣品的電流信號進行A/D轉換，并傳輸?shù)娇刂品治鰡卧械碾娐方Y構；減震臺與暗室箱體，能提供減震功能與暗室功能，是承載樣品臺及探測與測量裝置的結構部件。
2. 根據(jù)權利要求1所述的集成電路缺陷定位測試系統(tǒng)，其特征在 于所述的控制分析單元包括有控制分析主機板、顯示屏、鍵盤，具 有運算處理功能的運算處理器，以及具有數(shù)據(jù)存儲功能的存儲器。
3. —種集成電路缺陷定位測試系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于該方 法包括如下步驟步驟1,對待測樣品加電； 步驟2,對樣品進行超聲波震蕩； 步驟3,對樣品進行激光掃描。步驟4,測量樣品電流、電壓的變化；步驟5，分析合成電流像；步驟6，分析合成電壓像；步驟7，對樣品進行微光輻射拍照成像；步驟8，對樣品進行光學拍照成像；步驟9，將電流像、電壓像、微光輻射拍照成像和光學拍照成像 進行疊加，來實現(xiàn)對失效點和缺陷的物理定位； 步驟IO,標識待測樣品缺陷點位置。
4.根據(jù)權利要求3所述的集成電路缺陷定位測試系統(tǒng)的實現(xiàn)方 法，其特征在于在進行激光掃描時，要啟動整個激光反生器、激光 分配器與激光掃描裝置對樣品進行測量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集成電路缺陷定位測試系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，屬于電子測試設備領域，涉及一種對集成電路缺陷進行定位測試的系統(tǒng)及系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。本發(fā)明所描述的系統(tǒng)中，主要包括有控制分析單元，激光發(fā)生器，激光分配器，激光掃描裝置，聲波震蕩發(fā)生器，光學顯微裝置，樣品加電模塊，微光探測裝置，定額電流電壓測量裝置，定額電壓電流測量裝置，以及減震臺與暗室箱體等。利用本發(fā)明，可直接對集成電路的各種不同類型缺陷，實現(xiàn)直觀的物理位置缺陷定位功能，能夠及時、準確地發(fā)現(xiàn)集成電路的缺陷，從而改進產(chǎn)品質(zhì)量、加快研發(fā)速度、提高生產(chǎn)工藝水平。
文檔編號G01R31/02GK101576565SQ20081003722
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權日2008年5月9日
發(fā)明者劉學森 申請人:上海華碧檢測技術有限公司