[发明专利]一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路中的三维封装技术，尤其涉及的是一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法和系统。

背景技术

随着集成电路的发展，集成度越来越高，工艺水平日趋缩小，金属互连线的延时和功耗在不断增加，严重影响了集成技术的发展。为了推动半导体产业的发展，人们提出了三维芯片技术的概念。三维芯片技术可以将多个未封装的晶片上下堆叠在一起,并用硅通孔(Through Silicon Via-TSV)作为堆叠晶片之间的信号连接。这项技术的不仅减小了芯片面积，同时硅通孔的引入极大的缩短了芯片内的连接线，从而降低了信号延迟，提高性能并降低功耗。 硅通孔是三维集成电路进行垂直互连的关键技术，而绝缘层短路缺陷和凸点开路缺陷是硅通孔两种常见的失效形式。目前，提出了多种测试方法，主要方法是搭建自测试电路进行测试。这种测试方法已经有很多种比较成熟的电路模型，但由于自建测试电路的存在增加了制造工艺难度，提高了测试成本。另一种主要方法是通过转接层转接出硅通孔进行测试，由于硅通孔单元面积小，孔之间距离较小，很难转接，技术成本高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法和系统，解决现有技术中硅通孔故障检测过程繁琐的问题，使得硅通孔故障检测更加简便，检测效率更高。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，包括步骤：

A、预先根据故障硅通孔的分布对测试区域进行划分，将测试区域划分为中心区域、边缘区域和不合格区域；

B、对需进行检测的所有硅通孔进行分组，每组包括有数个硅通孔，依次将测试用探针接触每组硅通孔，检测各组硅通孔的阻抗和容抗特性，并分析各组中是否有故障硅通孔，以及判断故障硅通孔所处测试区域；

C、采用二分法对中心区域有故障硅通孔的组进行重新检测，移动探针位置进行定位测试，定位故障硅通孔的位置，并输出故障类型。

所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述步骤A进一步包括：根据故障硅通孔的分布函数P（x）对测试区域进行划分：

中心区域满足条件：                                                ；

边缘区域满足条件：；

不合格区域满足条件：；                                        

其中，x为测试区域中任意一点到中心的距离，r为测试用探针的半径，M为设定的故障硅通孔数量的合格阈值。 

所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述步骤A还包括：

A1、预先统计硅通孔样片处于中心区域、边缘区域的硅通孔数目，根据所述硅通孔样片的故障硅通孔分布函数计算故障硅通孔的测试效率，并得出测试效率最大时探针一次探测硅通孔的接触数目。

所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述步骤A1进一步包括：

通过以下公式计算在中心区域故障硅通孔的测试次数：

以及通过以下公式计算在边缘区域故障硅通孔的测试次数：

以及通过以下公式计算总的故障硅通孔的测试次数：

对上述公式进行求导得出，

进一步得出测试效率最大时探针一次探测硅通孔的接触数目，为：

其中，y1表示在中心区域故障硅通孔的测试次数，y2表示在边缘区域故障硅通孔的测试次数，Y表示总的故障硅通孔的测试次数，N为硅通孔样片上总的硅通孔数量，面积为S=kN，k为常数，n为探针探测硅通孔的接触数目，R为中心区域的半径，N₁为中心区域的硅通孔数量，N₂为边缘区域的硅通孔数量，且πR²=kN₁。

所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述探针探测硅通孔的接触数目为3个至8个中的任一个。

所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述步骤C中采用二分法对有故障硅通孔的组进行重新检测的具体过程为：

对中心区域故障硅通孔的组进行检测时，移动探针位置进行定位测试，使每次接触的该组硅通孔数目为前一次接触的该组硅通孔数目的一半，直至找出故障硅通孔的位置。