CN112033996A - 一种芯片缺陷检测定位系统及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种芯片缺陷检测定位系统，包括检测膜，其包括基底层、离型层和热转印胶层，热转印胶层由感温变色浆料固化形成，感温变色浆料包括液晶微胶囊、热转印树脂、助剂和水；供电装置，其提供电信号给待测芯片；以及信号处理装置，其对测试信号进行收集和处理。本发明还公开了一种检测定位芯片缺陷的方法。本发明公开的芯片缺陷检测定位系统，可检测微米级的芯片缺陷，检测结果鲜明直观，检测方法简单易操作。同时检测膜即贴即测，用完即可移除，无需特殊清洗，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种芯片缺陷检测定位系统，具体涉及一种包含有液晶微胶囊的芯片缺陷检测定位系统及其应用方法。
背景技术
随着科技的发展，对芯片的可靠性有着越来越高的要求。作为集成电路的半导体元件，芯片为主板的主要组成部分，通过芯片中所集成的电路可以完成计算、存储等功能。随着芯片技术的不断发展，集成电路不断发展迭代，芯片体积也不断缩小，芯片上电路的复杂程度迅速增加，任何微小细节的损坏都会造成整个芯片的失效。而由于芯片的制作和生产过程往往需要上百步的工艺程序，伴随着半导体元件的损坏，尤其是生产过程中芯片受到刮伤或者金属元件互连，会导致最终芯片功能的丧失。在实际生产和使用中，不仅需要调查芯片失效的原因，更需要准确定位损坏位置，从而探究生产过程中发生此类问题的原因和具体类型，从而相应地调整和改善芯片生产中的特定工艺模块。因此需要一种可以准确定位失效点的检测方法。
损坏的半导体元件缺陷（失效点）的产生往往会导致此点的阻抗在工作中产生变化，从而与正常的位置产生的热量明显不同。利用这个原理，现有的检测方法主要包括液晶漏电定位、电热定位（EMMI（CCD\InGaAs）、激光诱导）等技术。电热定位技术是在激光扫描芯片表面的情况下，侦测出哪个位置的阻抗有较明显变化，这个位置就可能是漏电位置。在此技术中心，阻抗变化的侦测是通过电压和电流来反映的。作为新型的高分辨率微观缺陷定位技术，电热定位技术能够在大范围内迅速准确的进行器件失效缺陷定位，具有迅速、通用、洁净、灵敏等优点，但同时存在设备昂贵、对检测室洁净度和电压稳定性要求高、对有金属屏蔽或者电阻式缺陷的芯片难以准确定位、需精密维护等缺点。液晶漏电定位技术是利用向列相液晶在相变点温度会发生明显光学变化的特点，将具有一定相变温度的向列相液晶以均匀的厚度直接涂刷在芯片上，测试时根据失效点和正常点的温度的不同，可通过偏光显微镜看到透明点或者黑点，从而准确地在芯片上定位失效点。该方法成本较电热定位方法低，不存在金属屏蔽等缺陷，但该方法所使用的向列相液晶以及后续的液晶清洗过程中涉及的溶剂均具有一定的毒性，对测试人员有一定的健康危害。同时该方法对测试环境的温度有较高要求，因而需要特定的测试环境，且对于一些高温使用的芯片无法满足要求。此外，该方法对于涂布工艺有很高的要求，涂布的厚薄均匀度会严重影响测试结果，而由于液晶本身是不能掺杂任何涂布辅助剂的，纯液晶在芯片上的均匀流平等受到液晶种类以及芯片表面处理的影响很大，因而成功率较低，费时费力。
所以需要提供一个的芯片缺陷检测定位系统及其方法，在准确检测定位缺陷的同时，可降低成本，优化操作，安全可靠。
发明内容
为解决上述问题，本发明的一个方面提供一种芯片缺陷检测定位系统，包括：检测膜，其包括基底层、离型层和热转印胶层，热转印胶层由感温变色浆料固化形成，感温变色浆料包括液晶微胶囊、热转印树脂、助剂和水；供电装置，供电装置提供电信号给待测芯片；以及信号处理装置，信号处理装置对测试信号进行收集和处理。
在优选实施方案中，信号处理装置为显微镜系统。
在优选实施方案中，液晶微胶囊包括壁材和芯材，壁材为高分子材料，芯材为胆甾相液晶。
在优选实施方案中，热转印树脂为热塑性树脂。在更优选实施方案中，热塑性树脂包括丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂中的一种或更多种。
在优选实施方案中，液晶微胶囊的质量占感温变色浆料的60%~90%，热转印树脂的质量占感温变色浆料的5%~30%。
在优选实施方案中，助剂包括流平剂、增稠剂、润湿剂、分散剂和消泡剂。
另一方面，本发明还公开了一种检测定位芯片缺陷的方法，包括：a. 制备检测膜，其中检测膜包括基底层、离型层和热转印胶层；b.将检测膜通过热转印粘贴到待测芯片上；c. 移除离型层和基底层；d. 供电装置提供电信号给待测芯片；e. 信号处理装置收集和处理测试信号，从而检测定位待测芯片的缺陷；f. 移除检测膜。
在优选实施方案中，步骤b还包括将检测膜裁剪成与待测芯片对应的尺寸。
在优选实施方案中，热转印的方式包括热升华转印和热固化转印。
在优选实施方案中，检测膜的制备步骤包括：按照一定比例配置感温变色浆料，并混合分散均匀；将感温变色浆料均匀涂布在带有离型层的基底层上，形成均匀的湿膜；固化感温变色浆料，形成热转印胶层。
在优选实施方案中，湿膜的厚度为5~200微米。在更优选实施方案中，湿膜的厚度为10~100微米。
本发明提供了的芯片缺陷检测定位系统和方法，利用液晶微胶囊随温度显示不同颜色的特性，可检测微米级的芯片缺陷，检测结果鲜明直观，检测方法简单易操作。同时检测膜即贴即测，用完即可移除，无需特殊清洗，安全可靠。
附图说明
通过参照对本发明的实施方案的图示说明可以更好地理解本发明，在附图中：
图1是本发明公开的芯片检测定位系统的示意图；
图2是本发明公开的检测膜的结构示意图；
图3是本发明公开的检测膜的工作原理示意图；
图4是根据本发明的实施方案制备的检测膜检测定位芯片缺陷时的显微镜图。
具体实施方式
在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本发明有一个全面的认识，阐述了大量的具体细节，然而，很明显的，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节也可以实现本发明。所举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本发明造成限制。因此，本发明的保护范围并不受上述具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。
如图1所示，本发明公开了一种芯片缺陷定位系统，包括检测膜1、供电装置2和信号处理装置3。在检测时，检测膜1与待测芯片4紧密贴合，可根据与待测芯片4的接触面的温度不同，显示不同的颜色。供电装置2给待测芯片4提供用于检测的电信号，电信号可以是电压或电流。检测中，如果待测芯片4存在缺陷，在电信号下，其所在位置就会产生与周围不同的温度，那么检测膜1就会产生相应的测试信号，信号处理装置对这些测试信号进行收集和处理，从而检测定位缺陷。信号处理装置可以是任何可检测光学性能变化并可分析位置信息的装置，在本发明中，信号处理装置优选是显微镜系统，可检测定位微米级的缺陷。
如图2所示，检测膜1包括基底层11、离型层12和热转印胶层13，其中，热转印胶层13由感温变色浆料固化形成，感温变色浆料包括液晶微胶囊101、热转印树脂、助剂和水，其中热转印树脂固化后可形成均匀的热转印胶层13，并将液晶微胶囊101固定在其中。同时热转印树脂在后期热转印操作中可产生相应的粘度，从而紧密贴合在芯片表面。液晶微胶囊101由芯材和壁材两部分组成，壁材为高分子材料，如天然或合成高分子材料，而芯材为常用的胆甾相液晶，包括胆甾醇酯类液晶和手性向列相液晶。胆甾相液晶的螺距会随着温度的改变而发生变化，从而反射不同波长的光，使液晶微胶囊呈现不同的颜色，最终使热转印胶层13根据接触温度呈现不同的颜色。通过调节胆甾相液晶的相互比例或手性剂的含量，可以制备在不同温度范围内变色的液晶微胶囊。液晶微胶囊占整个感温变色浆料的质量百分比为60%~90%。热转印树脂为常用的热塑性树脂，如丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂等。热转印树脂占整个感温变色浆料的质量百分比为5%~30%。
感温变色浆料还包括助剂，其包括流平剂、增稠剂、润湿剂、分散剂和消泡剂，但本发明不限于此，也可以根据需要添加具有其他功能的助剂。其中流平剂用以有效降低浆料在基材上的表面张力，并控制其在均一的水平，从而帮助浆料在基材上润湿，改善流动流平性，可以是市售的任意流平剂。优选地，流平剂为有机硅型流平剂（如迪高的TEGO Glide406、TEGO Glide 110、TEGO Glide 410等）和丙烯酸型流平剂（如毕克化学的BYK-381、广东粤美化工的AMS-2020等）中的至少一种。增稠剂用以改变整个体系的粘度，从而改善浆料体系的流平效果。优选地，增稠剂可以选用上海源和化工的Viscolam PS 166、迪高的TEGOVisco Plus 3010、广东粤美化工的AMS-201和RM-2020、或毕克化学的BYK-420中的至少一种。但本发明不限于此，也可采用市售的其他增稠剂。润湿剂用以降低整个浆料体系的表面张力，使浆料在涂抹时与表面有更好的铺展效果。润湿剂可以是阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂（如迪高的TEGO Wet 505）和聚醚改性硅氧烷类化合物（如毕克化学的BYK-333、BYK-348，迪高的TEGO Twin 4000等）中的至少一种。但本发明不限于此，也可以市售的其他类型的润湿剂。消泡剂用以抑制或控制浆料体系中的泡沫，使形成的膜层更加均一。优选地，消泡剂为有机硅类消泡剂（如毕克化学的BYK-024、BYK-028，德丰的DK-151，迪高的TEGOFoamex 805、TEGO Foamex 810等）和非有机硅消泡剂（毕克化学的BYK-011、BYK-012等）中的至少一种。分散剂用于增强系统的分散过程，防止颗粒的凝集和沉降，保证浆料体系的分散均一性。优选地，分散剂可以选用聚丙烯酸分散剂（如陶氏化学的445N、尚高的SAGO-9001等），聚酯型分散剂（如尚高的SAGO-9610W等）或烷氧基胺盐类分散剂（如毕克化学的Disperbyk-180）。但本发明不限于此，也可以选用市售的其他类型的分散剂。
基底层11的材质可以是常用的薄膜，如PET、PBT、PI等，但本发明不限于此，也可采用其他特种材料。基底层11用于在不使用时及热转印时保护离型层12和热转印胶层13。离型层12具有优异的剥离性能，且对热转印胶层13的性能无影响。离型层可以由热转印技术中常用的离型剂直接涂布在基底层11上，并烘干形成。在以下实施例中，离型剂采用硅油基树脂。在芯片缺陷检测定位中，在检测膜1紧密贴合到芯片表面之后，需将离型层12和基底层11从热转印胶层13表面移除。
本发明还公开了一种检测定位芯片缺陷的方法，包括以下步骤：制备检测膜，其中检测膜包括基底层、离型层和热转印胶层；将检测膜通过热转印粘贴到待测芯片上；移除基底层和基底层；供电装置提供电信号给待测芯片；信号处理装置收集和处理测试信号，从而检测定位待测芯片的缺陷；移除检测膜。在检测中，还可先将检测膜裁剪成与待测芯片相应的尺寸，满足于各种尺寸的芯片的检测，同时提高定位的精确性。热转印的方式包括热升华转印和热固化转印。在以下实施例中，采取热固化转印的方式。具体地，用烫压机在60~150°C烫压1~5秒。
检测膜的制备步骤包括：按照一定比例配制感温变色浆料，并混合分散均匀；将感温变色浆料均匀涂布在带有离型层的基底层上，形成均匀的湿膜；固化湿膜，形成热转印胶层。感温变色浆料包括热转印树脂、液晶微胶囊、助剂和水。根据热转印树脂的类别，固化的方式可以是光固化、热固化或其结合。湿膜的厚度可根据需要调整，一般为5~200微米。优选地，湿膜的厚度为10~100微米。
下面将结合具体实施例，对包含液晶微胶囊的感温变色浆料、检测膜和芯片缺陷检测定位系统进行详细说明。
实施例1
按照上述配方，制备均匀的感温变色浆料，其中液晶微胶囊的壁材为明胶阿拉伯胶混合壁材，变色温度范围为12~35°C。将制备的感温变色浆料均匀涂布到带有离型层（硅油基树脂膜）的PET上，涂布的湿膜厚度为30微米。将涂布完成的检测膜放置于60°C的烘箱中烘烤10分钟。将检测膜裁剪到合适的尺寸后，通过烫印，将检测膜贴合到芯片上。静置半小时后移除离型层和PET。对芯片通入检测电流，通过显微镜，芯片表面检测膜中的液晶微胶囊的颜色变化被观察到，如图3和图4所示，其中箭头所指的位置显示与周围其他位置不同的颜色，表明箭头所指的位置具有与周围不同甚至更高的温度，从而检测缺陷的存在。同时，从显微镜图上可以看出缺陷处的变色点仅5微米左右，表明本发明的芯片检测定位系统可检测微米级的缺陷。通过显微镜系统的图像分析功能，可准确定位缺陷的位置。检测定位完成后，轻轻揭开并移除芯片上的检测膜。
实施例2
按照上述配方，制备均匀的感温变色浆料，其中液晶微胶囊的壁材为酰胺树脂，变色温度范围为26~37°C。将制备的感温变色浆料均匀涂布到带有离型层（硅油基树脂膜）的PET上，涂布的湿膜厚度为60微米。将涂布完成的检测膜放置于60°C的烘箱中烘烤10分钟。将检测膜裁剪到合适的尺寸后，通过烫印，将检测膜贴合到芯片上。静置半小时后移除离型层和PET。对芯片通入检测电流，通过显微镜观测到缺陷的存在。通过显微镜系统的图像分析功能，可准确定位缺陷的位置。检测定位完成后，轻轻揭开并移除芯片上的检测膜。
实施例3
按照上述配方，制备均匀的感温变色浆料，其中液晶微胶囊的壁材为明胶阿拉伯胶混合壁材，变色温度范围为40~60°C。将制备的感温变色浆料均匀涂布到带有离型层（硅油基树脂膜）的PET上，涂布的湿膜厚度为15微米。将涂布完成的检测膜放置于60°C的烘箱中烘烤10分钟。将检测膜裁剪到合适的尺寸后，通过烫印，将检测膜贴合到芯片上。静置半小时后移除离型层和PET。对芯片通入检测电流，通过显微镜观测到缺陷的存在。通过显微镜系统的图像分析功能，可准确定位缺陷的位置。检测定位完成后，轻轻揭开并移除芯片上的检测膜。
尽管已经在上面以细节描述了数个示例性实施方案，但是所公开的实施方案仅是示例性而非限制性的，并且本领域技术人员将容易意识到，在示例性实施方案中很多其他修改、改动和/或替换是可能的，而不实质偏离本公开的新颖性教导和优点。因此，所有这些修改、改动和/或替换意图被包括在如所附权利要求书所限定的本公开的范围内。
Claims (12)
1.一种芯片缺陷检测定位系统，包括：
检测膜，所述检测膜包括基底层、离型层和热转印胶层，所述热转印胶层由感温变色浆料固化形成，所述感温变色浆料包括液晶微胶囊、热转印树脂、助剂和水；
供电装置，所述供电装置提供电信号给待测芯片；以及
信号处理装置，所述信号处理装置对测试信号进行收集和处理。
2.如权利要求1所述的芯片缺陷检测定位系统，其中所述信号处理装置为显微镜系统。
3.如权利要求1所述的芯片缺陷检测定位系统，其中所述液晶微胶囊包括壁材和芯材，所述壁材为高分子材料，所述芯材为胆甾相液晶。
4.如权利要求1所述的芯片缺陷检测定位系统，其中所述液晶微胶囊的质量占所述感温变色浆料的60%~90%，所述热转印树脂的质量占所述感温变色浆料的5%~30%。
5.如权利要求1所述的芯片缺陷检测定位系统，其中所述热转印树脂为热塑性树脂。
6.如权利要求5所述的芯片缺陷检测定位系统，其中所述热塑性树脂包括丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂中的一种或更多种。
7.如权利要求1所述的芯片缺陷检测定位系统，其中所述助剂包括流平剂、增稠剂、润湿剂、分散剂和消泡剂。
8.一种检测定位芯片缺陷的方法，包括：
a.制备检测膜，其中所述检测膜包括基底层、离型层和热转印胶层；
b.将所述检测膜通过热转印粘贴到待测芯片上；
c.移除所述离型层和所述基底层；
d.供电装置提供电信号给所述待测芯片；
e.信号处理装置收集和处理测试信号，从而检测定位所述待测芯片的缺陷；
f.移除所述检测膜。
9.如权利要求8所述的方法，其中步骤b还包括将所述检测膜裁剪成与所述待测芯片相应的尺寸。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述热转印的方式包括热升华转印和热固化转印。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述检测膜的制备步骤包括：
1)按照一定比例配置感温变色浆料，并混合分散均匀；
2)将所述感温变色浆料均匀涂布在带有离型层的基底层上，形成均匀的湿膜；
3)固化所述感温变色浆料，形成热转印胶层。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述湿膜的厚度为5~200微米。
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