專利名稱：一種集成電路缺陷定位測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種對(duì)集成電路缺陷進(jìn) 行定位測(cè)試的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)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(shù)， 該技術(shù)利用缺陷部位的電子空穴對(duì)耦合釋放光子來(lái)探測(cè)失效點(diǎn)，該技 術(shù)有明顯局限性，對(duì)于集成電路通孔開(kāi)路、空洞、短路、鋁線覆蓋部 位下方的缺陷點(diǎn)等無(wú)法實(shí)現(xiàn)定位。
本實(shí)用新型對(duì)缺陷定位技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，聯(lián)合利用超聲波與激光
光束(例波長(zhǎng)1. 3 um，能量100mW，聚焦點(diǎn)0.65um，)掃描硅晶體, 造成局部加熱的效果，用超聲波加強(qiáng)熱量聚集效果，并觀察其電流變 化用以定位可能有問(wèn)題的缺陷點(diǎn)，可以觀察到現(xiàn)有微光輻射定位技術(shù) 發(fā)現(xiàn)不了的缺陷點(diǎn)，如集成電路通孔開(kāi)路、空洞、短路、鋁線覆蓋部 位下方的缺陷點(diǎn)等，從而得到靈敏準(zhǔn)確的缺陷定位。
用l.lum以上的激光束在器件表面掃描，因?yàn)楣枘軒е饕?1. 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(shí)加以15顧Z的超聲波振蕩，激光束的部分能量轉(zhuǎn)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(huì)加劇熱量的產(chǎn)生，這些區(qū) 域附近的熱量傳導(dǎo)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(duì)互連線施加恒定電壓，則表現(xiàn)為電流 變化△ 1= (△ R/V) I，通過(guò)此關(guān)系，將熱引起的電阻變化和電流變化聯(lián) 系起來(lái)，內(nèi)部的電流電壓改變可以由電源模塊端測(cè)量到變化，這種電 流變化可以達(dá)到微安級(jí)別以上。將電流變化的大小與所成像的像素亮 度對(duì)應(yīng)，像素的位置和電流發(fā)生變化時(shí)激光掃描到的位置相對(duì)應(yīng)。這 樣，就可以產(chǎn)生聲致電流像來(lái)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(duì)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；
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種對(duì)集成電路缺陷進(jìn)行定位測(cè)試的 系統(tǒng)，可以觀察到集成電路通孔開(kāi)路、空洞、短路、鋁線覆蓋部位下 方的缺陷點(diǎn)等，可以得到靈敏準(zhǔn)確的缺陷定位。
一種對(duì)集成電路缺陷進(jìn)行定位測(cè)試的系統(tǒng)，它是這樣實(shí)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(cè)試程序的微 型計(jì)算機(jī)，包括有用以對(duì)測(cè)試結(jié)果實(shí)現(xiàn)圖像處理功能的程序，以及用 以分析電流電壓測(cè)試it據(jù)的測(cè)試單元；
激光發(fā)生器，用于產(chǎn)生1064nm激光與1 340nm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(qiáng)度和種類激光的功能模塊；
激光掃描裝置，是設(shè)置在激光與樣品之間，用于實(shí)現(xiàn)激光在樣品 表面的步進(jìn)掃描功能的機(jī)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(jī)電功能 裝置；
光學(xué)顯微裝置，是用于對(duì)樣品表面拍照的光學(xué)顯微裝置； 樣品加電模塊是用于向被測(cè)試樣品加載電子信號(hào)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(cè)裝置，是一種探測(cè)樣品的微光輻射的光電子信號(hào)的機(jī)電
功能模塊；
定額電流電壓測(cè)量裝置，指的是能提供定額電流，并對(duì)被測(cè)試樣 品的電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并傳輸?shù)娇刂品治鰡卧械碾娐方Y(jié)構(gòu)；
定額電壓電流測(cè)量裝置，指的是能提供定額電壓，并對(duì)被測(cè)試樣 品的電流信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并傳輸?shù)娇刂品治鰡卧械碾娐方Y(jié)構(gòu)；
減震臺(tái)與暗室箱體，能提供減震功能與暗室功能，是承載樣品臺(tái) 及探測(cè)與測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)部件。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于利用本實(shí)用新型中的聲波震蕩操作，以 及加載不同波段激光掃描功能，可直接對(duì)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(kāi)路等，實(shí)現(xiàn)直觀的 物理位置缺陷定位功能，從而能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)集成電路的缺陷、 改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、加快研發(fā)速度、提高生產(chǎn)工藝水平。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型所述的集成電路缺陷定位測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型所述的集成電路缺陷定位測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方 式的流程圖。
圖3是利用本實(shí)用新型進(jìn)行集成電路樣品測(cè)試舉例的框圖。
具體實(shí)施方式

下面參照著附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。 圖中的數(shù)字標(biāo)號(hào)說(shuō)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(xué)顯微裝置，400 -超 聲波震蕩發(fā)生器，500 -微光探測(cè)裝置；600 -樣品加電模塊，610-定額電流電壓測(cè)量裝置；611-定額電壓源電流測(cè)量裝置，700 -控制 分析單元，800 -減震臺(tái)與暗室箱體、900-待測(cè)樣品。
圖1的說(shuō)明
參圖中所示，該集成電路缺陷定位測(cè)試系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)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(duì)整個(gè) 測(cè)試過(guò)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IOQ、 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(duì)于待測(cè)樣品900,設(shè)置有樣品加電模塊600, 可以向待測(cè)樣品加載特定的電子信號(hào)，還設(shè)置有定額電流電壓測(cè)量裝 置610和定額電壓源電流測(cè)量裝置611;針對(duì)于待測(cè)樣品900,還設(shè) 置有光學(xué)顯微裝置300、超聲波震蕩發(fā)生器400、微光探測(cè)裝置500。 承載待測(cè)樣品900及控制分析單元700以外的其它裝置是減震臺(tái)與暗 室箱體800,以提供減輕震動(dòng)和暗室效果。
所述的控制分析單元700,可直接采用個(gè)人電腦、微型計(jì)算機(jī)等 來(lái)實(shí)現(xiàn)。針對(duì)于本實(shí)用新型，該控制分析單元700包括有控制分析主 機(jī)板、顯示屏、鍵盤；另外，還包括有具有運(yùn)算處理功能的運(yùn)算處理器，如CPU,具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的存儲(chǔ)器，如硬盤。另外，檢測(cè)出的 結(jié)果可以在PC機(jī)顯示屏上進(jìn)行顯示，也可以通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)。
所述的控制分析主機(jī)板，包括有用以對(duì)待測(cè)樣品900的測(cè)試結(jié)果 實(shí)現(xiàn)運(yùn)算分析功能的單片機(jī)，以及用以存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元?？?制分析單元是用于實(shí)現(xiàn)樣品的信號(hào)加載、信號(hào)采樣、信號(hào)計(jì)算、圖像 處理、圖像疊加比較的功能模塊。其中所設(shè)置的單片機(jī)，是具有數(shù)據(jù) 綜合處理功能的模塊結(jié)構(gòu)，包括有運(yùn)算處理功能、控制功能、時(shí)鐘功 能，存儲(chǔ)功能，以及接口等，能夠控制激光分配器200、定額電流電 壓測(cè)量裝置610和定額電壓源電流測(cè)量裝置611、光學(xué)顯微裝置300、 超聲波震蕩發(fā)生器400、微光探測(cè)裝置500。其中的存儲(chǔ)單元，能夠 存儲(chǔ)用于執(zhí)行本實(shí)用新型所述的定額電流電壓測(cè)量裝置610和定額 電壓源電流測(cè)量裝置611、光學(xué)顯微裝置300、微光探測(cè)裝置500的 測(cè)試工作的相關(guān)程序，并能夠緩存測(cè)試結(jié)果。
所述的樣品加電模塊600，指的是用于向待測(cè)樣品900上加載電 子信號(hào)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(gè)加電模塊600中的電子信號(hào)，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(shí)現(xiàn)各種不同集成電路的測(cè)試操作奠定基 礎(chǔ)。
所述的激光分配器20Q,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(lái)調(diào)節(jié)加載 在激光掃描裝置210的激光種類和激光強(qiáng)度。
所述的激光掃描裝置210,指的是能對(duì)激光信號(hào)，通過(guò)微分步進(jìn) 馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)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(jié)構(gòu)。
所述的光學(xué)顯微裝置300,指的是能對(duì)待測(cè)樣品900表面進(jìn)行光 學(xué)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(duì)待測(cè)樣品900進(jìn)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，這也是本實(shí)用新型的重要特點(diǎn)。
所述的微光探測(cè)裝置500，指的是一種對(duì)微光敏感的CCD探測(cè)裝 置，能捕捉到樣品在加電情況下在缺陷部位發(fā)射出來(lái)的微弱光子，轉(zhuǎn) 化為圖像信號(hào)。所述的定額電流電壓測(cè)量裝置610，指的是能對(duì)待測(cè)樣品900在 被加載定額電壓的情況下，測(cè)量其電流大小的微弱變化的裝置，其測(cè) 量精度能達(dá)到納安級(jí)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(hào)合成一起，可以形成對(duì)于待測(cè) 樣品900的電流變化圖像。
所述的定額電壓電流測(cè)量裝置611，指的是能對(duì)待測(cè)樣品900在 被加載定額電流的情況下，測(cè)量其電壓大小的微弱變化的裝置，其測(cè) 量精度能達(dá)到微伏級(jí)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(hào)合成一起，可以形成對(duì)于待測(cè) 樣品900的電壓變化圖像。
所述的減震臺(tái)與暗室箱體800,指的是承載待測(cè)樣品900及控制 分析單元以外的其它裝置的載物臺(tái)與暗室箱體，以提供減輕震動(dòng)和暗 室效果。
圖2的說(shuō)明
在本實(shí)用新型中，分別用如下步驟，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的待測(cè)樣品的 缺陷定位進(jìn)行測(cè)試。
步驟l，圖中標(biāo)識(shí)為1001，對(duì)待測(cè)樣品加電。
本實(shí)用新型所述的缺陷定位測(cè)試系統(tǒng)的通用性很強(qiáng)。對(duì)于不同類 型的集成電路或半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō)，首先需要對(duì)待測(cè)樣品加電，再來(lái)安 排下一步的各種操作。
步驟2，圖中標(biāo)識(shí)為1002:對(duì)樣品進(jìn)行超聲波震蕩。 承接上一步驟，對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行超聲波震蕩，缺陷處的晶格累積 能量，使缺陷處的熱效應(yīng)較其它正常區(qū)域更為明顯。 步驟3，圖中標(biāo)識(shí)為1003:對(duì)樣品進(jìn)行激光掃描。 當(dāng)前面的準(zhǔn)備工作做好之后，對(duì)應(yīng)著要測(cè)試的待測(cè)樣品900,直 接進(jìn)行激光掃描工作。在該步驟中，主要是啟動(dòng)整個(gè)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IOO、 1340納米激光發(fā)生器110、激光掃描裝置210,實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品 表面進(jìn)行逐行掃描。進(jìn)行通過(guò)光學(xué)顯微鏡拍照，形成光學(xué)圖像l,以 備下面的分析之用。
7用激光束在器件表面掃描，激光束的部分能量轉(zhuǎn)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(dǎo)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厶R。其中，
電阻率變化與溫度的關(guān)系是A p =p x aTCR (T-T。) ， aTCR -電阻的溫度 系數(shù)。
如果對(duì)互連線施加恒定電壓，則表現(xiàn)為電流變化△ I- (△ R/V) I， 通過(guò)此關(guān)系，將熱引起的電阻變化和電流變化聯(lián)系起來(lái)。將電流變化 的大小與所成像的像素亮度對(duì)應(yīng)，像素的位置和電流發(fā)生變化時(shí)激光 掃描到的位置相對(duì)應(yīng)。這樣，就可以產(chǎn)生鐳射誘導(dǎo)電流像來(lái)定位缺陷。
步驟4,圖中標(biāo)識(shí)為1004:測(cè)量樣品電流、電壓的變化。 該步驟的主要目的是，對(duì)待測(cè)樣品的電流與電壓進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控，
記錄量值大小。通常量測(cè)樣品的電源模塊輸入輸出端，或者用顯微探
針選擇探測(cè)有關(guān)電路區(qū)域。
步驟5，圖中標(biāo)識(shí)為1 005:分析合成電流像。
對(duì)樣品加載恒定電壓時(shí)，將電流變化的大小與所成i象的^f象素亮度 對(duì)應(yīng)，像素的位置和電流發(fā)生變化時(shí)激光掃描到的位置相對(duì)應(yīng)。這樣， 就可以合成產(chǎn)生電流像。
步驟6，圖中標(biāo)識(shí)為1006:分析合成電壓像。
對(duì)樣品加載恒定電流時(shí)，將電壓變化的大小與所成像的像素亮度 對(duì)應(yīng)，像素的位置和電壓發(fā)生變化時(shí)激光掃描到的位置相對(duì)應(yīng)。這樣， 就可以合成電壓像。
步驟7，圖中標(biāo)識(shí)為1007:對(duì)樣品進(jìn)行微光輻射拍照成像。
在存在著漏電、擊穿、熱載流子效應(yīng)的半導(dǎo)體器件中，其失效點(diǎn) 由于電致發(fā)光過(guò)程而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。這些光子流通過(guò)收集和增強(qiáng)，再 經(jīng)過(guò)微光探測(cè)裝置500的CCD光電轉(zhuǎn)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(biāo)識(shí)為1008:對(duì)樣品進(jìn)行光學(xué)拍照成像。
對(duì)器件表面進(jìn)行光學(xué)顯微鏡拍照成像。
步驟9，圖中標(biāo)識(shí)為1009:將電流像、電壓像、微光輻射拍照成像和光學(xué)拍照成像進(jìn)行疊加，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)失效點(diǎn)和缺陷的物理定位。
所獲得的圖像結(jié)果，可通過(guò)控制分析單元700進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 步驟IO，圖中標(biāo)識(shí)為1010:標(biāo)識(shí)待測(cè)樣品缺陷點(diǎn)位置。 這一步驟，要對(duì)待測(cè)樣品900的合成圖像中的異常亮點(diǎn)進(jìn)行標(biāo) 示，必要的時(shí)候還要將同型號(hào)的正常良品進(jìn)行步驟1到步驟9的操作， 以比較合成圖像中的異常亮點(diǎn)的差別，從而標(biāo)識(shí)待測(cè)樣品缺陷點(diǎn)的物 理位置。進(jìn)行完該步驟后，針對(duì)于該待測(cè)樣品900的缺陷定位測(cè)試分 析工作，就結(jié)束了。
圖3的說(shuō)明
參圖中所示，這兒展示了 一個(gè)利用本系統(tǒng)進(jìn)行操作的測(cè)試數(shù)據(jù)方 面的例子。
本實(shí)施例中，整體表格稱為測(cè)量情況框圖1100,從左至右，依 次為
測(cè)量編號(hào)1101,代表著測(cè)試點(diǎn)的序列號(hào)。
測(cè)試點(diǎn)1102，代表著在待測(cè)樣品900上所對(duì)應(yīng)的測(cè)試位置，如 存儲(chǔ)單元152柵極多晶硅上方。
標(biāo)準(zhǔn)值1103,代表著針對(duì)特定測(cè)試點(diǎn)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(duì)特別測(cè)試點(diǎn)1102的標(biāo)準(zhǔn)值1103所 允許的偏差范圍，從亮度方面進(jìn)行考量。
測(cè)量值1105，代表著利用本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)，對(duì)測(cè)試點(diǎn)1102 所進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果。
測(cè)試點(diǎn)評(píng)價(jià)11G6，代表著對(duì)測(cè)試點(diǎn)1102測(cè)量結(jié)果的評(píng)fK如果 測(cè)量值1105與標(biāo)準(zhǔn)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(píng)價(jià)1107,代表著待測(cè)樣品900的評(píng)價(jià)。依據(jù)所發(fā)現(xiàn)的異常 亮點(diǎn)的位置來(lái)相應(yīng)定位缺陷點(diǎn)的位置。
以上是對(duì)本實(shí)用新型的描述而非限定，基于本實(shí)用新型思想的其 它實(shí)施方式，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1. 一種集成電路缺陷定位測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括控制分析單元，是具有集成電路缺陷定位測(cè)試功能的微型計(jì)算機(jī)；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(qiáng)度和種類激光的功能模塊；激光掃描裝置，是設(shè)置在激光與樣品之間，用于實(shí)現(xiàn)激光在樣品表面的步進(jìn)掃描功能的機(jī)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(jī)電功能裝置；光學(xué)顯微裝置，是用于對(duì)樣品表面拍照的光學(xué)顯微裝置；樣品加電模塊是用于向被測(cè)試樣品加載電子信號(hào)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(cè)裝置，是一種探測(cè)樣品的微光輻射的光電子信號(hào)的機(jī)電功能模塊；定額電流電壓測(cè)量裝置，指的是能提供定額電流，并對(duì)被測(cè)試樣品的電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并傳輸?shù)娇刂品治鰡卧械碾娐方Y(jié)構(gòu)；定額電壓電流測(cè)量裝置，指的是能提供定額電壓，并對(duì)被測(cè)試樣品的電流信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并傳輸?shù)娇刂品治鰡卧械碾娐方Y(jié)構(gòu)；減震臺(tái)與暗室箱體，能提供減震功能與暗室功能，是承載樣品臺(tái)及探測(cè)與測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)部件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成電路缺陷定位測(cè)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(jī)板、顯示屏、鍵盤， 具有運(yùn)算處理功能的運(yùn)算處理器，以及具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的存儲(chǔ)器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種集成電路缺陷定位測(cè)試系統(tǒng)，屬于電子測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種對(duì)集成電路缺陷進(jìn)行定位測(cè)試的系統(tǒng)。本實(shí)用新型所描述的系統(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(xué)顯微裝置，樣品加電模塊，微光探測(cè)裝置，定額電流電壓測(cè)量裝置，定額電壓電流測(cè)量裝置，以及減震臺(tái)與暗室箱體等。利用本實(shí)用新型，可直接對(duì)集成電路的各種不同類型缺陷，實(shí)現(xiàn)直觀的物理位置缺陷定位功能，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)集成電路的缺陷，從而改進(jìn)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(hào)G01N27/04GK201242582SQ200820058249
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者劉學(xué)森 申請(qǐng)人:上海華碧檢測(cè)技術(shù)有限公司