CN112461844B - 电子元器件瑕疵定位方法及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子元器件失效分析技术领域，公开了一种电子元器件瑕疵定位方法及存储介质，包括通过第一成像技术获取电子元器件的第一瑕疵图像；根据第一瑕疵图像在瑕疵点所在区域刻蚀出标志点；通过第一成像技术对瑕疵点所在区域进行成像，获取电子元器件的第二瑕疵图像；根据第二瑕疵图像获取瑕疵点与标志点间的相对位置信息；通过第二成像技术对标志点进行成像，获取标志点的位置信息；根据相对位置信息以及标志点的位置信息确定瑕疵点的位置信息；根据瑕疵点的位置信息，通过第二成像技术对瑕疵点进行刻蚀，获取电子元器件的瑕疵点剖面形貌。本发明可以实现对表面具有明显损伤或表面无损伤形貌的电子元器件内部的瑕疵进行定位，且定位精度高。

Description

电子元器件瑕疵定位方法及存储介质
技术领域
本发明涉及电子元器件失效分析技术领域，特别是涉及一种电子元器件瑕疵定位方法及存储介质。
背景技术
随着面阵光电探测器的快速发展和应用，人们对于面阵光电探测器的可靠性要求也不断提高，因此对其失效分析技术提出了更高的要求。现有的技术方案在针对面阵光电探测器的微小缺陷/损伤点进行定位分析检测时，仅能对较明显的表面缺陷/损伤形貌进行定位分析，对于无明显表面特征的内部缺陷/损伤则无法通过上述技术进行表面成像观察定位。
发明内容
基于此，有必要针对现有的缺陷检测方法不能对面阵光电探测器内部的微小缺陷或损伤实现定位检测的问题，提供一种电子元器件瑕疵定位方法及存储介质。
一种电子元器件瑕疵定位方法，包括通过第一成像技术获取电子元器件的第一瑕疵图像；根据所述第一瑕疵图像在瑕疵点所在区域刻蚀出标志点；通过所述第一成像技术对所述瑕疵点所在区域进行成像，获取所述电子元器件的第二瑕疵图像；根据所述第二瑕疵图像获取所述瑕疵点与所述标志点间的相对位置信息；通过第二成像技术对所述标志点进行成像，获取所述标志点的位置信息；根据所述相对位置信息以及所述标志点的位置信息确定所述瑕疵点的位置信息；根据所述瑕疵点的位置信息，通过所述第二成像技术对所述瑕疵点进行刻蚀，获取所述电子元器件的瑕疵点剖面形貌。
上述电子元器件瑕疵定位方法，首先通过第一成像技术对有明显瑕疵的位置进行初步观察成像，获取电子元器件的第一瑕疵图像。根据第一瑕疵图像中显示的瑕疵点，在瑕疵点所在区域附近刻蚀出标志点的孔洞，标记出大致的瑕疵点位置。其次，再次使用所述第一成像技术对瑕疵点进行进一步的精确定位，获取所述电子元器件的第二瑕疵图像。根据所述第二瑕疵图像判断所述瑕疵点与所述标志点之间的距离，并获得所述瑕疵点与所述标志点之间的相对位置信息。通过第二成像技术对标志点所在区域进行成像，以获得所述标志点的位置信息。根据所述标志点的位置信息结合之前获取的所述相对位置信息，进一步对电子元器件瑕疵点进行准确定位，并通过第二成像技术在所述瑕疵点的位置进行刻蚀获取所述瑕疵点的剖面，获取所述瑕疵点剖面形貌，从而实现对电子元器件表面或内部瑕疵点的精确定位与瑕疵点剖面形貌分析。
在其中一个实施例中，在所述通过第二成像技术对所述标志点进行成像，获取所述标志点的位置信息之前，还包括判断所述瑕疵点与所述标志点间的相对位置信息是否在预设范围内；若所述相对位置信息不在预设范围内，则再次在所述瑕疵点所在区域刻蚀标志点，直至所述瑕疵点与新的标志点间的相对位置信息在预设范围内。
在其中一个实施例中，所述相对位置信息包括相对坐标信息和/或间隔的重复单元结构数量信息。
在其中一个实施例中，所述第二瑕疵图像的图像精度高于所述第一瑕疵图像的图像精度。
在其中一个实施例中，所述第二成像技术的成像精度高于所述第一成像技术的成像精度。
在其中一个实施例中，所述第一成像技术包括红外显微技术、微光显微技术或OBRICH激光扫描显微技术。
在其中一个实施例中，所述第二成像技术包括聚焦离子束技术。
在其中一个实施例中，所述电子元器件的瑕疵包括缺陷、损伤。
在其中一个实施例中，所述电子元器件为面阵光电探测器。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项实施例中所述的电子元器件瑕疵定位方法的步骤。
附图说明
图1为本发明其中一实施例中的电子元器件瑕疵定位方法的方法流程图；
图2为本发明其中一实施例中的标志点位置调整的方法流程图；
图3为本发明其中一实施例中的标志点与瑕疵点的相对位置示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
针对面阵光电探测器的微小缺陷/损伤点的定位分析检测，现有的技术方案主要通过对面阵光电探测器表面上有明显缺陷/损伤形貌的位置进行初步观察成像，确定大致的缺陷/损伤位置，再进一步对表面缺陷/损伤进行精确定位后刻蚀出剖面形貌。然而，光学显微技术、电子显微技术、聚焦离子束电子成像技术等技术都只能对样品的表面形貌进行成像观察，因此仅能对较明显的表面缺陷/损伤形貌进行定位分析，对于面阵光电探测器的内部缺陷/损伤则无法通过上述技术进行表面成像观察定位。
本发明提出一种对面阵光电探测器的内部瑕疵进行定位检测的方法，图1为本发明其中一实施例中的电子元器件瑕疵定位方法的方法流程图，在其中一个实施例中，所述电子元器件瑕疵定位方法包括如下步骤S100至S700。
S100：通过第一成像技术获取电子元器件的第一瑕疵图像。
S200：根据所述第一瑕疵图像在瑕疵点所在区域刻蚀出标志点。
S300：通过所述第一成像技术对所述瑕疵点所在区域进行成像，获取所述电子元器件的第二瑕疵图像。
S400：根据所述第二瑕疵图像获取所述瑕疵点与所述标志点间的相对位置信息。
S500：通过第二成像技术对所述标志点进行成像，获取所述标志点的位置信息。
S600：根据所述相对位置信息以及所述标志点的位置信息确定所述瑕疵点的位置信息。
S700：根据所述瑕疵点的位置信息，通过所述第二成像技术对所述瑕疵点进行刻蚀，获取所述电子元器件的瑕疵点剖面形貌。
具体地，使用第一成像技术对电子元器件进行成像处理，对电子元器件的瑕疵点所在的位置进行初步定位。获取电子元器件的第一瑕疵图像，第一瑕疵图像是对电子元器件的瑕疵位置的初步成像，是带有瑕疵点位置信息的大区域图片。根据瑕疵点在第一瑕疵图像上的位置，通过刻蚀技术在需要进行标记的位置刻蚀出标志点，从而实现对瑕疵点所在区域的标记。
在对瑕疵点所在区域进行标记后，再次使用第一成像技术对瑕疵点所在区域进行成像。获取电子元器件的第二瑕疵图像，第二瑕疵图像是既包含瑕疵点位置信息又包含标志点位置信息的小范围图像。根据第二瑕疵图像上显示的信息判断瑕疵点与标志点之间的距离，获取瑕疵点与标志点间相距的相对位置信息。然后，使用第二成像技术对标志点所在区域进行成像，用于获取标志点的精确位置信息。最后，根据已知的标志点位置信息，结合瑕疵点与标志点间的相对位置信息，来获取瑕疵点的位置，对瑕疵点进行精确定位。通过第二成像技术对电子元器件的瑕疵点所在位置进行刻蚀，获取瑕疵点的剖面形貌，再利用离子束技术的成像功能或使用其他成像技术对瑕疵点的剖面进行成像，以获取瑕疵点剖面形貌。根据瑕疵点剖面形貌可为电子元器件的缺陷点分析提供良好的技术支撑，具有良好的工程应用价值。
本发明提供的电子元器件瑕疵定位方法与现有技术中的定位测试方法相比，本发明既可以实现对表面具有明显损伤的电子元器件上的瑕疵进行定位，又可以对表面无损伤形貌的电子元器件内部的瑕疵进行定位，且定位精度更高。
图2为本发明其中一实施例中的标志点位置调整的方法流程图，在其中一个实施例中，在所述通过第二成像技术对所述标志点进行成像，获取所述标志点的位置信息之前，还需要对标志点的位置进行调整，对标志点位置进行调整时包括如下步骤S800至S900。
S800：判断所述瑕疵点与所述标志点间的相对位置信息是否在预设范围内。
S900：若所述相对位置信息不在预设范围内，则再次在所述瑕疵点所在区域刻蚀标志点，直至所述瑕疵点与新的标志点间的相对位置信息在预设范围内。
在对标志点所在区域进行微区电子成像前，对第一次刻蚀的标志点与瑕疵点间的相对位置信息进行判断。根据相对位置信息是否在预设范围内，判断标志点与瑕疵点之间的距离。预设范围的取值根据实际试验过程中对于定位准确度的要求制定。若标志点与瑕疵点之间的距离较远，则可再次刻蚀获得新的标志点并判断新标志点与瑕疵点的距离是否符合试验需求，若不符合则重复上述步骤进行多次刻蚀，直至获得距离瑕疵点较近的标志点。
在其中一个实施例中，所述相对位置信息包括相对坐标信息或间隔的重复单元结构数量信息。图3为本发明其中一实施例中的标志点与瑕疵点的相对位置示意图。对瑕疵点所在区域进行刻蚀获取标志点时，刻蚀的标志点不限于一个，可以刻蚀出多个标志点。如图3所示，在本实施例中，分别于瑕疵点附近区域刻蚀了两个相互垂直的标志点1和标志点2。
在实际的定位测试中，若待测电子元器件的内部结构如图3所示的标志点与瑕疵点的相对位置示意图所示，除标志点和瑕疵点以外的背景上没有可以用于描述标志点与瑕疵点间相对位置的有效参照结构时，则使用相对坐标信息来表现标志点与瑕疵点的相对位置信息。如图3所示，可基于相互垂直的标志点1和标志点2建立起一个二维坐标，从而可以用瑕疵点在该二维坐标上的坐标位置来表现瑕疵点与标志点之间的相对位置信息。若待测电子元器件的内部结构中具有例如网格形状的重复单元结构时，则可以通过标志点与瑕疵点相距的间隔中所包含的重复单元结构的数量，即使用间隔的重复单元结构数量信息来描述标志点与瑕疵点的相对位置信息。
在其中一个实施例中，所述第二瑕疵图像的图像精度高于所述第一瑕疵图像的图像精度。在使用第一成像技术对电子元器件进行初步成像时，由于需要扫描的范围比较广泛，因此获取的第一瑕疵图像是一个包含较大范围信息的图像，其图像精度也就比较低。根据第一瑕疵图像只能对瑕疵点所在区域进行大致定位。在使用第一成像技术对瑕疵点所在区域进行精确成像时，由于需要扫描的范围限缩至瑕疵点所在区域，因此获取的第二瑕疵图像相比于第一瑕疵图像对于瑕疵点所在位置的信息显示得更为精确，第二瑕疵图像中的干扰信息更少、定位精确度更高。
在其中一个实施例中，所述第二成像技术的成像精度高于所述第一成像技术的成像精度。同样地，在使用第一成像技术进行成像时，主要是为了对电子元器件进行初步扫描，判断电子元器件上是否有瑕疵，需要进行初步扫描的范围较大。在扫描找到电子元器件表面或内部的瑕疵点后，对其位置进行初步定位，因此第一成像技术的成像精度较低。而使用第二成像技术进行成像时，其目的是通过借助标定的标志点对电子元器件上瑕疵点进行精确定位，由于已经获取了瑕疵点所在位置，因此其扫描范围较小，同时需要第二成像技术的扫描精度相比于第一成像技术更高，从而实现对瑕疵点的精确定位。
在其中一个实施例中，所述第一成像技术包括红外显微技术、微光显微技术和OBRICH激光扫描显微技术。采用红外显微技术、微光显微技术或OBRICH激光扫描显微技术对电子元器件进行扫描，获取带有瑕疵点位置信息的第一瑕疵图像。另外，还需要采用红外显微技术、微光显微技术或OBRICH激光扫描显微技术对包含瑕疵点和标志点的区域进行微小区域精确定位成像，获取瑕疵点和标志点的相对位置信息。
使用红外显微技术对电子元器件进行成像处理时，红外显微成像技术利用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，并将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形。具体地，采用红外探测器通过光学成像物镜接收被测目标的红外热辐射能量，并把能量分布反映到红外探测器的光敏组件上，从而获得红外热像图，所得的红外热像图与物体表面的热分布场相对应。
微光显微成像技术(EMMI，Emission Microscopy)在进行成像操作时，利用半导体的发光原理对电子元器件进行失效定位，是一种常用电子元器件故障无损分析方法。在半导体内部存在热载流子能量释放和电子空穴复合两种发光机制。所谓热载流子能量释放发光机制是指可移动载流子(电子或空穴)经过电场加速获得足够的动能，通过光子辐射将其累积的动能释放；电子空穴复合发光机制是指导带的电子跃迁到价带与空穴结合辐射发光。微光显微镜的高灵敏度相机可以侦测到电子元器件内部由于漏电所产生的光子，经由放大、积分和影像处理可以将元器件内部产生光子的位置找出来，再加以分析实现失效定位。
OBIRCH(Optical Beam Induced Resistance Change)激光扫描显微技术在进行成像操作时，主要利用激光束对电子元器件进行扫描，激光束的部分能量会被电子元器件吸收并转化为热量，造成被扫描区域温度变化。若金属互连或栅氧化层存在缺陷或空洞，则这些区域附近的热量传导会不同于其它的完整区域，则该区引起的温度变化会不同，从而造成金属电阻值改变。如果在扫描同时对元器件施加恒定电压，则可侦测到电流与电阻变化关系，从而将热引起的电阻变化和电流变化联系起来，把电流变化的大小转为所成像的像素亮度并记录后，可以将像素的位置与电流发生变化时激光扫描到的位置重叠成像，从而形成OBIRCH影像来实现对电子元器件的瑕疵定位。
在其中一个实施例中，所述第二成像技术包括聚焦离子束技术。聚焦离子束技术(FIB，Focused Ion Beam)是一种将离子源产生的离子束经过离子枪加速并利用电透镜聚焦后作用于样品表面的技术。其主要具备成像与刻蚀功能。利用离子束技术的刻蚀功能，在瑕疵点所在区域附近需要进行标记的位置刻蚀出标志点。利用聚焦离子束技术的成像功能对所述标志点所在区域进行微区电子成像，以获取标志点的位置信息。最后，还需要利用离子束对所述微区电子成像的表面原子进行剥离，即对瑕疵点所在位置进行刻蚀，获取瑕疵点的剖面形貌，再使用离子束技术的成像功能或使用其他成像技术对瑕疵点的剖面进行成像，以获得电子元器件的瑕疵点剖面形貌。
利用聚焦离子束的刻蚀功能，对瑕疵点所在区域进行标记。通过强电流聚焦离子束，使之与电子元器件的表面原子之间进行碰撞。高能聚焦离子束轰击电子元器件的表面原子时，其动能会传递给原子分子，产生溅射效应，使电子元器件的表面原子剥离，从而实现刻蚀的功能，其切割定位精度能达到5nm级别，具有超高的切割精度。即，将电子元器件上需要进行标记的位置处的表面原子剥离，从而刻蚀出标志点的孔洞，利用标志点对瑕疵点所在区域进行标记。
对所述标志点所在区域进行微区电子成像时，以及利用离子束对所述微区电子成像的表面原子进行剥离，以获得电子元器件的瑕疵点剖面形貌，均利用了聚焦离子束技术的成像功能。将离子源产生的离子束经过离子枪加速并利用电透镜聚焦，聚焦离子束轰击电子元器件的表面，从而激发二次电子、中性原子、二次离子和光子等物质。通过对上述信号进行收集，经处理后即可显示电子元器件的表面形貌。目前聚焦离子束系统成像分辨率已达到5nm，其成像具有更真实反映材料表层详细形貌的优点。
在其中一个实施例中，所述电子元器件的瑕疵包括缺陷、损伤。采用第一成像技术对电子元器件进行扫描，以获取第一瑕疵图像。第一瑕疵图像中带有缺陷点、损伤点的位置信息。对照第一瑕疵图像在缺陷点、损伤点附近区域刻蚀出用于标记的标志点孔洞。再次采用第一成像技术对包含缺陷点、损伤点和标志点的区域进行微小区域精确定位成像，获取第二瑕疵图像。第二瑕疵图像中带有缺陷点、损伤点和标志点的相对位置信息。然后，利用第二成像技术对标志点进行微区电子成像，获取标志点的位置信息，并结合上一步骤中获取的缺陷点、损伤点与标志点间的相对位置信息来确定缺陷点、损伤点位置信息，对缺陷点、损伤点进行精确定位。最后，利用第二成像技术对缺陷点、损伤点进行成像，以获得电子元器件表面或内部的缺陷点、损伤点剖面形貌。
在其中一个实施例中，所述电子元器件为面阵光电探测器。在本实施例中，本发明提供的瑕疵定位方法是针对面阵光电探测器表面或内部瑕疵进行定位的测试方法，实现对面阵光电探测器表面或内部微小瑕疵点的准确定位以及获取瑕疵点剖面形貌，可为CCD、CMOS、红外探测器、紫外探测器等面阵光电探测器的瑕疵点分析提供良好的技术支撑，具有良好的工程应用前景。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项实施例中所述的电子元器件瑕疵定位方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的电子元器件瑕疵定位方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各实施例的电子元器件瑕疵定位方法的方法流程。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电子元器件瑕疵定位方法，其特征在于，包括：
通过第一成像技术获取电子元器件的第一瑕疵图像，其中，所述第一成像技术包括红外显微技术、微光显微技术或OBRICH激光扫描显微技术；
根据所述第一瑕疵图像利用聚焦离子束的刻蚀功能，对瑕疵点所在区域进行标记，在瑕疵点所在区域刻蚀出标志点；
通过所述第一成像技术对所述瑕疵点所在区域进行成像，获取所述电子元器件的第二瑕疵图像；
根据所述第二瑕疵图像获取所述瑕疵点与所述标志点间的相对位置信息；
通过第二成像技术对所述标志点进行成像，获取所述标志点的位置信息，其中，所述第二成像技术包括聚焦离子束技术；
根据所述相对位置信息以及所述标志点的位置信息确定所述瑕疵点的位置信息；
根据所述瑕疵点的位置信息，通过所述第二成像技术对所述瑕疵点进行刻蚀，获取所述电子元器件的瑕疵点剖面形貌。
2.根据权利要求1所述的电子元器件瑕疵定位方法，其特征在于，在所述通过第二成像技术对所述标志点进行成像，获取所述标志点的位置信息之前，还包括：
判断所述瑕疵点与所述标志点间的相对位置信息是否在预设范围内；
若所述相对位置信息不在预设范围内，则再次在所述瑕疵点所在区域刻蚀标志点，直至所述瑕疵点与新的标志点间的相对位置信息在预设范围内。
3.根据权利要求1或2所述的电子元器件瑕疵定位方法，其特征在于，所述相对位置信息包括相对坐标信息和/或间隔的重复单元结构数量信息。
4.根据权利要求1所述的电子元器件瑕疵定位方法，其特征在于，所述第二瑕疵图像的图像精度高于所述第一瑕疵图像的图像精度。
5.根据权利要求1所述的电子元器件瑕疵定位方法，其特征在于，所述第二成像技术的成像精度高于所述第一成像技术的成像精度。
6.根据权利要求1所述的电子元器件瑕疵定位方法，其特征在于，所述电子元器件的瑕疵包括缺陷、损伤。
7.根据权利要求1所述的电子元器件瑕疵定位方法，其特征在于，所述电子元器件为面阵光电探测器。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的电子元器件瑕疵定位方法的步骤。
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