CN109884515B - 一种微光显微镜偏置装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种微光显微镜偏置装置，包括外部电源、上位机、处理器、双通道测试工位、多阵列拨码开关、系统接口和驱动模块；外部电源对被测器件、测试模块和驱动模块供电；上位机发送控制信号给处理器，处理器对控制信号进行处理得到电压信号，之后通过系统接口发送给驱动模块，驱动模块同时对双通道测试工位及多阵列拨码开关进行选通及控制，每个通道均通过拨码开关提供多种偏置电压及测试模式，用于微光显微镜中集成电路缺陷的定位和失效的检查。本发明能够对微光显微镜中的器件提供特定的偏置条件，运行真值表测试文件和按照测试向量对器件进行功能测试，并且能够进行单步执行、固定偏置绑定以及测试程序循环等模式的偏置和测试。

Description

一种微光显微镜偏置装置

技术领域

本发明涉及一种微光显微镜偏置装置，属于微电子领域。

背景技术

集成电路不断向小尺寸、高性能、低功耗、高集成度的方向发展，对可靠性有着越来越高的要求。随着集成电路越来越普及，各种类型的失效情况出现在半导体器件中，因此，如何快速、准确地进行失效分析，对保证器件的可靠性起着至关重要的作用。在失效分析技术中，对于缺陷的定位是非常重要的一环。但是，器件尺寸的缩小，集成度越来越高，以及多层布线越来越复杂，对缺陷定位提出了更高的要求。传统进行集成电路失效点定位的技术有光学显微镜、红外热像、液晶、扫描电子显微镜、电子束探针等，但是，传统方法越来越不能满足高集成度、小尺寸集成电路缺陷定位和失效分析的需求。因此，集成电路领域迫切需要开发新的缺陷定位技术和装置来进行更迅速、更有效地缺陷分析。

微光显微镜(Emission Microscope EMMI)是一项非常有用的超大规模集成电路故障分析工作，它提供了简单、迅速、直接、无损且准确率高的故障定位方式，已经成为了超大规模集成电路非常有效的分析设备。采用微光显微镜对超大规模集成电路进行缺陷定位，除了按照相应的缺陷检测机理以外，也需要按照器件的实际功能和原理进行分析，结合实际失效模式及偏置条件开展试验。首先，针对不同的器件和失效模式，要选择恰当的偏置条件，防止器件工作到其他模式不能激发失效点；第二，为了排除正常结构发光引入的误判，必要时可以采用正常器件进行对比测试；第三，应在电学定位完成后，找到器件对应的失效偏置模式，再进行缺陷定位。目前，设备自带电源及传统外部电源并不能根据具体器件需要灵活提供其所需的偏置电压，同时对于两个被测器件的情况也不适用。此外，由于微光显微镜的测试原理是基于通过对器件内部缺陷发出的光子进行检测的原理，因此固定模式的偏置和特定工作条件的循环测试就显得非常必要。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种微光显微镜偏置装置，使得试验人员方便的对一只器件进行测试，也可以同时对一只正常器件和失效器件进行对比测试。同时，该装置设计了多阵列拨码开关来进行选通及控制，可对待测器件每一管脚进行独立选通及控制，并可以将该通道设置为多种不同的偏置状态。

本发明的技术方案是：一种微光显微镜偏置装置，包括外部电源、上位机、处理器、双通道测试工位、多阵列拨码开关、系统接口和驱动模块；外部电源对被测器件、测试模块和驱动模块供电；上位机发送控制信号给处理器，处理器对控制信号进行处理得到电压信号，之后通过系统接口发送给驱动模块，驱动模块同时对双通道测试工位及多阵列拨码开关进行选通及控制，每个通道均通过拨码开关提供多种偏置电压及测试模式，用于微光显微镜中集成电路缺陷的定位和失效的检查。

所述外部电源包括Vcc1电源、Vcc2电源及供电电源；所述供电电源包含多个电源接口，分别对被测器件、测试模块及驱动模块供电。

所述测试模式包括真值表测试和测试程序测试两种方式的测试。

所述处理器采用ARM处理器进行测试信号的发送和判读。

所述ARM处理器根据待测器件及偏置条件选择对应器件型号的测试程序，经由上位机发送到处理器处理，之后将电压信号发送至驱动模块及测试模块，为待测器件提供对应的偏置电压及测试模式，每个处理器最大提供256个I/O管脚的信号处理。

所述双通道测试工位具有独立的处理器、驱动模块以及供电电源，并且两个测试工位之间采用隔离设置互不干扰。

所述双通道测试工位同时对一只正常器件和失效器件进行对比测试，经过微光显微镜检查芯片内部异常发光点。

所述多阵列拨码开关为多阵列多选通方式，对待测器件每一管脚进行独立选通及控制，并将该通道设置为多种不同的偏置状态。

所述驱动模块测试时钟频率范围为50Hz到5MHz，通过上位机发送信号至驱动模块，经由驱动模块进行放大处理之后，作用于待测器件的I/O接口，单个I/O接口的驱动电流设置限流保护，当超过最高电流时驱动模块内的限流保护器会自动进行限流。

还包括测试模块；所述测试模块包括测试夹具、接插件及测试插座，测试夹具用于被测器件的固定，测试模块和驱动模块之间采用两排接插件连接。

当采用真值表测试模式进行真值表测试时，首先读入真值表文件，并点击发送真值表按钮将测试程序通过上位机发送到ARM处理器中；随后进行单步执行和连续执行两种方式进行测试，将目前正在进行的这一步向量设置为固定偏置状态，且保持该状态。

当进行测试程序测试时，通过预先编写好的测试程序对器件进行测试；测试开始时，首先在器件型号处选择对应器件的测试程序，其次，设置测试项目和每个测试项目的循环次数，而循环次数为整个此时序列的循环次数，测试数据为写和读操作时对应的数据。然后，将器件管脚设置为特定偏置状态。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明采用双通道测试工位进行测试，硬件内部采用了两个独立的测试单元设计，两个测试工位具有独立的测试处理器、驱动模块以及供电电源，能够同时对一只正常器件和失效器件进行对比测试，并且两个测试工位之间完全独立互不干扰，能够有效措施排除正常结构发光引入的误判，并提高了测试效率；

2、本发明采用多阵列拨码开关进行选通控制，可对待测器件每一管脚进行独立选通，并可以将该通道设置为多种偏置状态，有利于根据器件具体需求提供特定的偏置条件，确保所施加电应力既能够满足缺陷定位的需求，又不会对器件引入新的损伤，提高了器件测试过程中的灵活性；

3、本发明采用ARM处理器进行测试信号的发送和判读，每个处理器最大可以提供256个I/O管脚的信号处理，能够对被测器件进行真值表测试和测试程序测试两种方式的测试，具有较强的可扩展性；

4、本发明采用上位机对被测器件提供测试程序，能够进行单步执行、固定偏置绑定以及测试程序循环等模式的偏置和测试。针对不同的器件和失效模式，可选择相应的偏置方式，避免了器件工作到其他模式发光掩盖失效点。

附图说明

图1为本发明提供的微光显微镜偏置装置的结构示意图。

图2为本发明提供的测试模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明包括外部电源、上位机、处理器、双通道测试工位、多阵列拨码开关、系统接口、驱动模块和测试模块，如图1所示。外部电源包括Vcc1、Vcc2及供电电源，分别对被测器件、测试模块及驱动模块供电。该偏置装置采用上位机进行控制，上位机对被测器件提供测试程序，能够对被测器件进行真值表测试和测试程序测试两种方式的测试。本发明采用ARM处理器进行测试信号的发送和判读，每个处理器最大可以提供256个I/O管脚的信号处理，具有较强的可扩展性。

本发明设置双通道测试工位，如图2所示，能够同时对两个被测器件进行对比检查，硬件内部采用了两个独立的测试单元设计，两个测试单元具有独立的测试处理器、驱动模块以及供电电源，能够同时对一只正常器件和失效器件进行对比测试，并且两个测试工位之间完全独立互不干扰，能够有效措施排除正常结构发光引入的误判，并提高了测试效率。本发明中采用多阵列拨码开关对待测器件进行选通及控制，可对待测器件每一管脚进行独立选通，并可以将该通道设置为4种不同的偏置状态，有利于根据器件具体需求提供特定的偏置条件，确保所施加电应力既能够满足缺陷定位的需求，又不会对器件引入新的损伤，提高了器件测试过程中的灵活性。

本发明中系统接口包括通讯串口、Vcc1电源接口、Vcc2电源接口、测试模块供电口及驱动模块供电口，用于信号地传输及控制；驱动模块测试时钟频率范围为50Hz到5MHz，能够通过上位机软件进行操作，单个I/O接口的驱动电流能力为5mA，当超过5mA时驱动模块上的限流保护器会自动进行限流保护，提高了装置使用的安全性。测试模块包括测试夹具、接插件及测试插座，测试夹具用于被测器件的固定，测试模块和驱动模块之间采用接插件连接，确保测试板的可替换性和不同待测器件的兼容性。测试模块中间可安装对应器件的测试夹具，其中每个管脚均对应有一个拨码开关，每个拨码开关上方均在PCB上表明了对应管脚编号，便于将该通道置为多种偏置状态，例如外部电源Vcc1、Vcc2、GND和驱动模块IO中的任意一种状态。

在测试时，在双通道测试工位分别放置一只正常器件和失效器件，进行对比测试。按照器件手册，将器件各个管脚对应接口的拨码开关设为相应的偏置状态；采用外部电源分别对测试模块和驱动模块供电，并采用万用表对施加的电压进行确认；将器件固定在测试夹具上，开启电源(应先开Vcc1和Vcc2，再开启测试模块及驱动模块电源)。根据待测器件的型号规格，在上位机软件中选择相应的程序，通过串口发送数据至处理器，进行测试信号的发送和判读，处理器处理之后将数据发送至驱动模块，经过驱动模块电路处理之后作用于待测器件对应的管脚，提供相应的偏置电压及测试模式，开始微光显微检查。

当采用固定偏置模式时，一方面可以通过直接在测试板上调整拨码开关的位置进行固定偏置设置，也可以通过在下方的I/O绑定设置框内，对每个管脚选择所需要的固定偏置状态。并在测试序列中，例如设置为B1000，就可以通过驱动模块对器件进行固定偏置。当采用真值表测试模式时，首先应读入真值表文件，并点击发送真值表按钮将测试程序通过上位机发送到ARM处理器中。随后可以进行单步执行和连续执行两种方式进行测试，以及可以通过点击发送单次绑定按钮，将目前正在进行的这一步向量设置为固定偏置状态，且保持该状态。

测试程序测试是通过预先编写好的测试程序对器件进行测试，能够实现对器件进行功能测试。测试开始时，首先在器件型号处选择对应器件的测试程序，其次，设置测试项目和每个测试项目的循环次数，而循环次数为整个此时序列的循环次数，测试数据为写和读操作时对应的数据。然后，将器件管脚设置为特定偏置状态，该模式设置方式与固定模式设置方式相同。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.一种微光显微镜偏置装置，其特征在于：包括外部电源、上位机、处理器、双通道测试工位、多阵列拨码开关、系统接口和驱动模块；外部电源对被测器件、测试模块和驱动模块供电；上位机发送控制信号给处理器，处理器对控制信号进行处理得到电压信号，之后通过系统接口发送给驱动模块，驱动模块同时对双通道测试工位及多阵列拨码开关进行选通及控制，每个通道均通过拨码开关提供多种偏置电压及测试模式，用于微光显微镜中集成电路缺陷的定位和失效的检查；

所述外部电源包括Vcc1电源、Vcc2电源及供电电源；所述供电电源包含多个电源接口，分别对被测器件、测试模块及驱动模块供电；

所述测试模式包括真值表测试、固定模式测试和测试程序测试；

所述处理器采用ARM处理器进行测试信号的发送和判读；

所述ARM处理器根据待测器件及偏置条件选择对应器件型号的测试程序，经由上位机发送到处理器处理，之后将电压信号发送至驱动模块及测试模块，为待测器件提供对应的偏置电压及测试模式，每个处理器最大提供256个I/O管脚的信号处理；

所述双通道测试工位具有独立的处理器、驱动模块以及供电电源，并且两个测试工位之间采用隔离设置互不干扰；

所述双通道测试工位同时对一只正常器件和失效器件进行对比测试，经过微光显微镜检查芯片内部异常发光点；

所述多阵列拨码开关为多阵列多选通方式，对待测器件每一管脚进行独立选通及控制，并将被选通的通道设置为多种不同的偏置状态；

所述驱动模块测试时钟频率范围为50Hz到5MHz，通过上位机发送信号至驱动模块，经由驱动模块进行放大处理之后，作用于待测器件的I/O接口，单个I/O接口的驱动电流设置限流保护，当超过最高电流时驱动模块内的限流保护器自动进行限流；

还包括测试模块；所述测试模块包括测试夹具、接插件及测试插座，测试夹具用于被测器件的固定，测试模块和驱动模块之间采用两排接插件连接。

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