[发明专利]集成电路微缺陷的锁相热成像层析表征系统与方法

说明书

本发明公开了一种集成电路微缺陷的锁相热成像层析表征系统与方法，所述包括中波红外相机、数据采集卡、计算机、三维移动台和直流电源，其中：所述计算机控制数据采集卡控制直流电源触发并对集成电路样件进行幅值调制变化，使频率恒定的电流注入；所述计算机同时控制数据采集卡控制中波红外相机进行同步触发采集图像序列；所述中波红外相机采集的图像序列传送至计算机进行同步锁相处理，得到该频率下的幅值图和相位图，通过改变频率得到不同频率的幅值与相位图，利用计算机的锁相热成像层析软件得到集成电路样件的深度层析结果。本发明是一种具有信噪比高、无损伤、快速、直观、准确、探测面积大及效率高等优势的红外热波无损检测新方法。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及一种集成电路的锁相热成像层析表征系统与方法，适用于集成电路微缺陷的深度信息定量化检测。

背景技术

微电子器件在当今生产需求中扮演着越来越重要的角色，由于设计、生产和使用等因素不合理产生不同深度和程度的缺陷，这些缺陷会造成集成电路失效，因此及时检测集成电路中的缺陷为集成电路失效分析以及提高产品稳定性具有重要的意义和市场推广价值。目前传统的检测技术有扫描电子显微镜、工业CT等检测技术，该类技术具有效率低且设备成本高等局限性，限制了其推广范围。

由于大多数的微电子潜在故障（如电路短路、氧化层或结区损坏及闩锁效应等）都会造成局部热损耗，利用稳态红外热成像检测技术的非接触、大面积及快速等优点对其功率热损耗进行成像检测可以大大提高检测效率。但近年来集成电路单位面积集成程度越来越高，尺寸及功耗越来越低，传统的红外热成像由于热分辨率、热横向扩散等条件限制很难对小尺寸故障或微缺陷进行检测分析，同时检测信息无法提供深度信息，为失效分析、生产工艺改进及产品稳定性提高提出了挑战。

发明内容

为了克服以上困难，本发明提供了一种集成电路微缺陷的锁相热成像层析表征系统与方法，应用锁相热成像检测技术，得到不同调制频率的表面温度或热波信号信息，分析特征信息结合材料热物性和热波扩散理论达到不同深度缺陷层析，是一种具有信噪比高、无损伤、快速、直观、准确、探测面积大及效率高等优势的红外热波无损检测新方法，在微电子等领域具有广泛的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种集成电路微缺陷的锁相热成像层析表征系统，包括中波红外相机、具有模拟信号输出功能的数据采集卡、计算机、三维移动台和具有模拟输入输出功能的直流电源，其中：

所述中波红外相机安装在三维移动台上；

所述中波红外相机通过第三信号传输线与计算机相连，通过第四信号传输线与数据采集卡相连；

所述数据采集卡通过第一信号传输线与直流电源相连，通过第二信号传输线与计算机相连；

所述计算机通过第二信号传输线控制所述数据采集卡控制所述直流电源触发并对所述集成电路样件进行幅值调制变化，使频率恒定的电流注入；所述计算机同时控制所述数据采集卡控制所述中波红外相机进行同步触发采集图像序列；所述中波红外相机采集的图像序列通过所述第三信号传输线传送至计算机进行同步锁相处理得到该频率下的幅值图和相位图，通过改变频率得到不同频率的幅值与相位图，利用计算机的锁相热成像层析软件得到所述集成电路样件的深度层析结果。

一种利用上述系统对集成电路微缺陷进行锁相热成像层析表征的方法，包括如下步骤：

步骤（1）：确定要测量的集成电路样件，将其放置在样件平台上；

步骤（2）：开启集成电路微缺陷的锁相热成像层析表征系统；

步骤（3）：将直流电源的正负极与集成电路样件的电源输入端正负极相连；将中波红外相机固定在三维移动台上，调整中波红外相机的焦距和三维移动台，使集成电路样件在中波红外相机视野内清晰可见；