CN108922861A - 基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法 - Google Patents

基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法。该集成电路修补装置包括红外成像定位单元和集成电路修补单元。红外成像定位单元用于对被测的集成电路进行失效点定位。集成电路修补单元用于对所述失效点进行电路修补。所述基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法能够对集成电路无损伤地进行失效点的快速精准定位且能够观察到集成电路的内部结构,提高失效定位成功率以及修补效率。

Description

基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法
技术领域
本发明涉及集成电路领域,特别涉及一种基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法。
背景技术
自1947年发明固体晶体管之后开始兴起半导体产业,紧接着是硅材料和集成电路的发展。集成电路将多个元件结合在一块芯片上提高芯片的性能并降低了成本。由此整个产业进入了集成电路时代,现今我们处于甚大规模集成电路(ULSI)时代。随着集成电路线宽的不断下降,元件数目的不断增加,半导体芯片日益复杂,可靠性要求更加提高。与可靠性息息相关的失效分析技术变得越来越重要。
失效分析技术就是通过对集成电路进行定位并进行观察找出失效点,这些失效点是可能造成集成电路断路或短路的点,找出失效点之后进行电路修补。现有的集成电路失效分析过程中进行集成电路定位的方法是通过采用被动式电压衬度技术,集成电路无外加偏压,利用扫描电子显微镜的电子束或聚焦离子束在集成电路样品表面扫描,由表面不同部位不同电势表现出来的明暗亮度对比来进行失效定位。
图1是现有技术的一种基于聚焦离子束定位法的集成电路修补装置的结构图。通过吸极11、抽极与加速系统12以及离子束聚焦系统13将液态离子源10(通常选用金属镓Ga)聚焦加速为高能高密度的离子束,该离子束作用在集成电路样品上会轰击出一些二次电子,二次电子探测器14收集表面二次电子并成像,从而获得集成电路的表面形貌,分析找到失效点之后,利用离子束进行修补。
基于上述原理,基于聚焦离子束定位法的集成电路修补装置有如下缺点:
1,在失效点定位过程中,需要电子束或离子束对样片表面轰击产生二次电子成像,因此观察样品时会对样品表面有所损伤,不可长时间观察因而降低了失效定位成功率,进而降低了集成电路的修补效率。
2,在失效点定位过程中,只能定位样品表面,探测深度只有几十纳米,当芯片顶层采用重新布线工艺或者平坦化工艺时,其层厚达到1um以上,高速电子无法穿透,且无法形成电势差,样品形貌在聚焦离子束下观察全部为灰色(如图2所示),因此无法准确定位到样品内部电路,降低了失效定位成功率,进而降低了集成电路的修补效率。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法,能够对集成电路无损伤地进行失效点的快速精准定位且能够观察到集成电路的内部结构,提高失效定位成功率,提高集成电路的修补效率。
为实现上述目的,本发明提供了一种基于红外成像定位法的集成电路修补装置,该装置包括红外成像定位单元和集成电路修补单元。红外成像定位单元用于对被测的集成电路进行失效点定位。集成电路修补单元用于对所述失效点进行电路修补。
在一优选的实施方式中,所述红外成像定位单元包括近红外激光束产生装置、可移动工作台、近红外线接收处理单元以及计算机。近红外激光束产生装置用于产生近红外激光束。可移动工作台用于放置和移动被测集成电路从而实现所述近红外激光束对所述被测集成电路的扫描。近红外线接收处理单元用于接收所述集成电路反射的近红外线并将所述近红外线的光信号转化为电信号。计算机与所述可移动工作台以及所述近红外线接收处理单元均电性连接,用于控制所述可移动工作台移动,还用于接收和处理所述近红外线接收处理单元的电信号从而生成所述被测集成电路的内部电路的成像信息。
在一优选的实施方式中,所述近红外激光束产生装置包括:近红外激光器、近红外线聚焦系统。近红外激光器用于发出线偏振的近红外线。近红外线聚焦系统用于将所述线偏振的近红外线聚焦从而产生直径达微米级的近红外激光束。
在一优选的实施方式中,所述线偏振的近红外线的波长为1.3微米。
在一优选的实施方式中,所述近红外线接收处理单元包括:近红外线镜头、近红外线阵。近红外线镜头用于接收所述被测集成电路反射的近红外线。近红外线阵与所述近红外镜头相连,用于将所述被测集成电路反射的近红外线的光信号转化为电信号。
在一优选的实施方式中,所述近红外线阵选用铟砷化镓探测器。
在一优选的实施方式中,所述集成电路修补单元采用聚焦离子束修补方法对所述被测集成电路的失效点进行修补。
本发明还提供了一种基于红外成像定位法的集成电路修补方法。包括以下内容:近红外激光束扫描被测集成电路的正面或背面;收集所述近红外激光束扫描过程中反射的近红外线;对所述反射的近红外线进行光电信息处理从而获得所述被测集成电路的内部电路结构;观察内部电路结构找到所述被测集成电路的失效点;进行电路修补。
在一优选的实施方式中,所述集成电路修补方法还包括:将线偏振的近红外线聚焦获得所述近红外激光束。
在一优选的实施方式中,采用聚焦离子束进行电路修补。
与现有技术相比,根据本发明的基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法具有如下有益效果:
所述基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法,能够对集成电路无损伤地进行失效点的快速精准定位且能够观察到集成电路的内部结构,提高失效定位成功率,提高集成电路的修补效率。
所述基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法利用近红外线可以穿透半导体材料的特性以及对被测样品可以快速无损、可多次重复测试的特点,通过近红外激光束照射被测的集成电路上,再通过近红外线接收处理单元进行接收和处理反射的近红外线,将近红外线光信号转化为电信号送入计算机进行处理最后生成被测集成电路的成像信息,能够获得清楚的被测集成电路的内部结构。整个过程可以多次重复进行的,可长时间观察被测集成电路,精准定位失效点然后进行修补,因此所述基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法大大提高了失效定位成功率和修补效率。
附图说明
图1是现有技术的一种基于聚焦离子束定位法的集成电路修补装置的结构图。
图2是现有技术的一种基于聚焦离子束定位法的集成电路修补装置所定位到的一张集成电路失效位置图。
图3是根据本发明一实施方式的基于红外成像定位法的集成电路修补装置。
图4是根据本发明一实施方式定位的一张集成电路失效位置图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。
本发明提供了一种基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法。其原理是利用半导体硅对近红外线的阻挡率非常弱的特性,虽然半导体硅在可见光波段是不透明,但在近红外区域中,半导体硅的透光性能却比较好。因此,当近红外激光照射集成电路时,可以透过半导体进行成像。另外近红外线在进行样品检测时无污染,无破坏性并且检测速度非常快,可以多次重复检测。
图3是根据本发明一实施方式的基于红外成像定位法的集成电路修补装置。优选地,该集成电路修补装置包括红外成像定位单元和集成电路修补单元。红外成像定位单元用于对被测的集成电路进行失效点定位。集成电路修补单元用于对所述失效点进行电路修补。
优选地,集成电路修补单元采用聚焦离子束修补机台进行失效点修补。图3中,所述聚焦离子束修补单元包括液态离子源10、吸极11、抽极与加速系统12以及离子束聚焦系统13。通过吸极11、抽极与加速系统12以及离子束聚焦系统13将液态离子源10(通常选用金属镓Ga)聚焦加速为高能高密度的离子束进行集成电路失效点的修补。
优选地,红外成像定位单元包括工作台20、近红外激光器21、聚焦系统22、近红外线镜头23、近红外线阵24、计算机25。近红外激光器21发出线偏振的近红外光,优选地,波长为1.3微米。近红外光经过聚焦系统22进行聚束,聚束为束腰直径大小只有几十微米的微细光束,将此微细光束射入集成电路样品上,计算机25控制工作台20带动样品移动从而实现微细光束焦点对样品内部进行全自动扫描。在扫描过程中,近红外线镜头23接收样品反射的近红外线,近红外线阵24将近红外线光信号转化为电信号发送给计算机25进行近红外成像,优选地,近红外线阵24选用InGaAs(铟砷化镓)探测器。
本发明还提供了一种基于红外成像定位法的集成电路修补方法。在一优选的实施例中,基于红外成像的集成电路快速定位方法包括以下步骤:
1,将线偏振的近红外线聚焦获得所述近红外激光束。
2,近红外激光束扫描被测集成电路的正面或背面。
3,收集所述近红外激光束扫描过程中反射的近红外线。
4,对所述反射的近红外线进行光电信息处理从而获得所述被测集成电路的内部电路结构。
5,观察内部电路结构找到所述被测集成电路的失效点。
6,采用聚焦离子束修补的方法进行电路修补。
图4是根据本发明一实施方式定位的一张失效位置图。该失效位置与图2所示的失效位置为同一个被测集成电路样品的同一处失效位置,明显可以看出,本实施方式定位到的这张失效位置图能够获取清晰的集成电路内部结构。
综上,该基于红外成像定位法的集成电路修补装置及方法通过近红外线成像,没有对样品产生伤害,而且近红外线可以穿透半导体硅材料从而获得较为清晰的集成电路的内部结构,在失效分析时,可快速精准地进行失效位置定位,大大提高了集成电路修补的效率。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种基于红外成像定位法的集成电路修补装置,其特征在于,包括:
红外成像定位单元,用于通过近红外线成像的方法对被测的集成电路进行成像并定位失效点;以及
集成电路修补单元,用于对所述失效点进行电路修补。
2.根据权利要求1所述的基于红外成像定位法的集成电路修补装置,其特征在于,所述红外成像定位单元包括:
近红外激光束产生装置,用于产生近红外激光束;
可移动工作台,用于放置和移动被测集成电路从而实现所述近红外激光束对所述被测集成电路的扫描;
近红外线接收处理单元,用于接收所述集成电路反射的近红外线并将所述近红外线的光信号转化为电信号;以及
计算机,与所述可移动工作台以及所述近红外线接收处理单元均电性连接,用于控制所述可移动工作台移动,还用于接收和处理所述近红外线接收处理单元的电信号从而生成所述被测集成电路的内部电路成像信息并定位失效点。
3.根据权利要求2所述的基于红外成像定位法的集成电路修补装置,其特征在于,所述近红外激光束产生装置包括:
近红外激光器,用于发出线偏振的近红外线;以及
近红外线聚焦系统,用于将所述线偏振的近红外线聚焦从而产生直径达微米级的近红外激光束。
4.根据权利要求3所述的基于红外成像定位法的集成电路修补装置,其特征在于,所述线偏振的近红外线的波长为1.3微米。
5.根据权利要求2所述的基于红外成像定位法的集成电路修补装置,其特征在于,所述近红外线接收处理单元包括:
近红外线镜头,用于接收所述被测集成电路反射的近红外线;以及
近红外线阵,与所述近红外镜头相连,用于将所述被测集成电路反射的近红外线的光信号转化为电信号。
6.根据权利要求5所述的基于红外成像定位法的集成电路修补装置,其特征在于,所述近红外线阵选用铟砷化镓探测器。
7.根据权利要求1所述的基于红外成像定位法的集成电路修补装置,其特征在于,所述集成电路修补单元采用聚焦离子束修补方法对所述被测集成电路的失效点进行修补。
8.一种基于红外成像定位法的集成电路修补方法,其特征在于,包括以下步骤:
近红外激光束扫描被测集成电路的正面或背面;
收集所述近红外激光束扫描过程中反射的近红外线;
对所述反射的近红外线进行光电信息处理从而获得所述被测集成电路的内部电路结构;
观察内部电路结构找到所述被测集成电路的失效点;以及
对观察到的失效点进行电路修补。
9.根据权利要求8所述的基于红外成像定位法的集成电路修补方法,其特征在于,所述集成电路修补方法还包括:
将线偏振的近红外线聚焦获得所述近红外激光束。
10.根据权利要求8所述的基于红外成像定位法的集成电路修补方法,其特征在于,所述进行电路修补的方法是采用聚焦离子束修补的方法。
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