TW201512653A - 用以在不同深度位置辨認熱點的鎖相熱成像方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了一種方法與系統，通過使用鎖相熱成像(LIT)技術，判斷在一多層結構的受測裝置(DUT)中，熱點所在位置。其中，在該DUT中埋藏有多個電路的熱點，位在從最底層到最頂層的不同深度的層次中。該方法包括：施加多種頻率的測試信號給受測裝置的電路，用於激勵該熱點；在將該測試信號施加到電路時，以定時間隔獲取該DUT頂層的頂面表面影像，以獲得該DUT的紅外光影像，其中該影像關聯到熱從該熱點開始，在該DUT內的傳播；依照該定時間隔，從由該DUT所獲得的影像中，檢測熱響應信號；及判斷該熱點影像在該DUT的頂面表面呈現的外觀，相對於該測試信號的頻率，產生的變化。
Description
本發明是屬於使用鎖相熱成像技術(lock-in thermography-LIT)檢測異常所在位置之技術領域。更具體地說，本發明適用於對各種已檢測到的異常，判斷其差異性。本發明的特定實施例，乃是關於在半導體積體電路中，即在技術領域中稱為受測裝置(device under test-DUT)中，偵測在該受測裝置中的電路，因為異常所造成的埋藏熱點(hot spots)，而判斷其異常所在位置並加以解析之方法與系統。
在Christian Schmidt等人的論文：「採用鎖相熱成像技術在全封裝裝置與堆疊裸晶裝置內做非破壞性深度判斷」(Non-destructive defect depth determination at fully packaged and stacked die devices using Lock-in Thermography”,PHYSICAL AND FAILURE ANALYSIS OF INTEGRATED CIRCUITS(IPFA,2010),proceedings 17th IEEE International Symposium on the IEEE，美國新澤西州，2010年7月5日，頁1~5，XP031720074，ISBN978-1-4244-5596-6)中，提出一種使用鎖相熱成像技術在堆疊裸晶的單一晶片結構中，對於熱活性隱藏故障作非破壞性3D定位的方法。該論文還描述了使用相位移技術來推導熱活性隱藏故障的深度。其基本原理是關於通過不同的材料層的熱傳播特性，以及所產生的相位移。在此基礎上，
利用LIT技術決定故障的3D位置，適用的結構包括全封裝的單晶片以及裸晶堆疊結構，同時比較了理論值與實驗數據(結果)。
WO 2011/156527 A1揭示一種三維的熱點位置判斷方法，該發明使用鎖相熱成像技術，檢測一樣本全部範圍中的微小溫度變化。其方法是使用紅外光敏感照相機直接熱成像，結合逐像素的2通道鎖相相關性檢測技術達成。在進行定量LIT分析和判斷隱藏熱源的三維位置時，須先了解熱波傳播的基本原理和熱點區域上方的材料層的熱學與幾何特性，對熱波傳播的影響。在該WO 2011/156527 A1的系統與方法中，是將測試信號以數種不同的鎖相頻率施加到樣本，以確認在各該鎖相頻率下的相位移值。該相位移是熱在材料中傳播的結果，因而可用於表示該熱點所在位置的深度。另外也會得到頻率與相位曲線的關係，並據此判斷在該樣本中故障所在的深度。這種頻率與相位曲線的關係可用來計算，即利用一種代表該DUT結構的數學模型來計算造成該熱點的故障點精確的三維位置。這種對故障點的準確位置判斷結果，還可以應用於識別造成故障的電路元件。
在測試和檢驗DUT時，事實上只需確定引發熱點的故障的大約深度位置即為以足。因為所得到的結果乃是用來設計對該DUT進一步的測試以及分析。例如，有時可以利用離子研磨或其它方法去除DUT的分層結構的部分，以使該故障暴露於外，用於進一步的成像及/或編輯操作。判斷該熱點位置的目的，指示用來適當的控制銑削和位置與深度。此外，從已知的故障大約深度位置，就可以同時推斷該裝置的特性及/或故障的原因，以及發生故障的電路的大致部分。
鑑於現有技術如上的狀態下，業界亟需有一種方法和系統，
用於在一個多層結構的受測裝置(DUT)中，查找位在不同層的熱點的大致深度位置，其中電子電路的熱點埋藏在DUT中，位於不同深度的材料層中。例如，在現有技術中的一個技術難題是在紅外光成像所能達成的光學解析度。具體地說，如果熱點是在空間上互相非常接近，數個熱點可能以單一點的形態出現在影像中。同樣，如果有兩個或更多的異常位在不同層/深度，但其中一個異常位在其它異常的上方，空間上非常接近，則數個異常也會顯現成單一的熱點。因此，量測人員可能誤判只有單一異常存在，並且集中注意力調查該單一異常，但事實上卻有兩個或以上的異常存在。
以下發明簡述提供作為對本發明數種面向及技術特徵之基本理解。發明簡述並非對本發明之廣泛介紹，也因此並非用來特別指出本發明之關鍵性或是重要元件，也非用來界定本發明之範圍。其唯一目的僅在以簡單之方式展示本發明之數種概念，並作為以下發明詳細說明之前言。
根據本發明的一個面向，本發明提供了一種方法，通過使用鎖相熱成像(LIT)技術，判斷在一多層結構的受測裝置(DUT)中，熱點所在位置，其中，在該DUT中埋藏有多個電路的熱點，位在從最底層到最頂層的不同深度的層次中。該方法包括：施加多種頻率的測試信號給受測裝置的電路，用於激勵該熱點；在將該多種頻率中的一種頻率的測試信號施加到電路時，以定時間隔的獲取該DUT頂層的頂面表面影像，以獲得該DUT的紅外光影像，其中該影像關聯到熱從該熱點開始，在該DUT內的傳播；依照該定時間隔，從由該DUT所獲得的影像中，檢測熱響應信號；及判斷該熱點影像在該DUT的頂面表面呈現的外觀，相對於該測試信號的頻
率，產生的變化。使用本發明方法的結果，可以得到關於在該DUT的多層結構中，在各層中存在若干缺陷？以及該缺陷發生在何層的資訊。這種資訊有利於判斷出，如果必須在進行上述的非破壞性測試後，尚應增加破壞性的檢查，對該DUT尚應進行何種測試。例如，如何移除材料層？哪一層應該首先移除？
根據本發明的一個有利面向，該判斷該熱點影像的外觀變化的步驟包括：判斷熱點影像從DUT的表面消失的時間點，相對於該測試信號的頻率的關係。雖然還有具一定參考價值的值可以用來得到DUT中的缺陷產生的熱波，達到DUT的表面所需要的時間。但得到該DUT頂表面上的一熱點影像，就會得到一個明確定義的時間點，用於判斷熱波從DUT的缺陷位置，達到該DUT的頂面表面所需的時間。換句話說，就是缺陷在DUT中的深度位置。這種資訊可以用在以有利的方式，判斷在檢驗特定的DUT時，尚須進行何種步驟，特別是，判斷應該從受測裝置的哪一側開始一層一層移除材料層，以達到一特定的缺陷，用以進一步的檢測和分析該等缺陷。
根據本發明的一個有利面向，判斷該熱點影像的外觀變化的步驟包括：將一由位在同一深度層的至少兩個橫向緊密相鄰的熱點所產生的橢圓形熱點影像的變化根據該測試信號的頻率，水平分割成兩個獨立的熱點影像。如果有兩個缺陷橫向緊密相鄰，在DUT的頂面表面所產生的熱學影像將有一個橢圓形，乃至於幾乎圓形的形狀，並且要判斷該影像是由兩個或單一的瑕疵產生，並不清楚。為了進一步簡化DUT的檢驗，了解究竟有多少個缺陷導致熱波，結果使從該DUT頂面表面取得的紅外光照片產
生該影像，極為重要。使用本發明的方法，有利於將該兩個熱點所產生的影像分割，其方式是施加多種頻率的測試信號，因為將測試信號的頻率逐漸提高，可使熱點的分離更形清楚。
根據本發明的一個有利面向，判斷該熱點影像的影像變化的步驟包括：將一由位在不同深度層的至少兩個橫向緊密相鄰的熱點所產生的橢圓形熱點影像的變化，根據該測試信號的頻率，分割成該兩熱點之一的熱點影像。接在前述將兩個橫向緊密相鄰的熱點分割的步驟之後，隨後繼續提高該測試信號的頻率，最終導致兩個橫向緊密相鄰熱點其中之一消失，顯示仍然存在的熱點是比造成影像消失的熱點，更接近該DUT的頂面表面。
根據本發明的一個有利面向，該以定時間隔獲取影像的步驟包括：連續平均該實時影像，以獲得信噪比(S/N)降低的影像。根據該特徵，一DUT表面的影像對應到之前的定時間隔的結尾，將之以在隨後的定時間隔的結尾所取得的DUT表面的影像平均化。隨著越來越多的影像被取得，影像被連續地一步一步總結和平均化。由於響應信號保持不變，噪聲將會隨著時間的推移，因為上述平均化過程而抵銷。本發明的這種有利的實施例可以改進鎖相熱成像方法，以利於即時進行。
根據本發明的一個有利面向，DUT頂面表面的影像，以及該熱點影像中隨時間產生的變化的點，分別存儲在一個中間存儲器，供隨後顯示之用。由於定時間隔所獲得的影像，在每個定時間隔之後會受到替換，所儲存的影像可以做為對本發明測試方法的結果做進一步信息顯示的基礎。
根據本發明的一個有利面向，該方法包括判斷檢測到的熱響應信號的信噪比，並將信噪比高於一與定參考值的熱響應信號，判斷為一熱點存在。該熱響應信號的信噪比，以有利的方式提供可靠的測量，以判斷在DUT上的頂面表面上熱點影像的消失。用於確定具有基本橢圓形形狀(例如一高斯分布曲線)的信號信噪比的方法，以及判斷噪聲部分(波紋)的方法，都已是信號處理技術領域內的公知技術。對於信噪比如何進行測量和評價，也有明確的定義。因此，信噪比是一種適用的方法，用來定義與一熱點相關的影像的消失時點。
根據本發明的一個有利面向，該方法還包括在顯示器上顯示熱點的影像，以及DUT表面上的熱點影像消失時，相對於測試信號的頻率的時點。顯示的結果提供一種有利的信息給操作者，使操作者可進一步控制和修改測試程序。
根據本發明的一種面向，乃是提供一種利用鎖相熱成像(LIT)技術，在一多層結構的受測裝置(DUT)中，找尋熱點位置的系統，其中有多數的電路的熱點是埋藏在DUT內，位在從最底層到最頂層的不同深度層中。該系統包括：一個激勵源，用以將多種頻率的測試信號施加到受測裝置，以激勵其多數熱點；一個紅外光相機，用於在該測試信號施加到電路時，以定時間隔獲取該DUT頂層頂面表面的影像，以獲得該DUT的紅外影像，其中該影像關聯到熱從該熱點開始，在該DUT內的傳播；及一處理器，用以從紅外光相機接收資料，並使用該紅外光相機的影像，用於檢測在該定時間隔的熱響應信號，並用以判斷該熱點影像在該DUT的頂面表面呈現的影像，相對於該測試信號的頻率，產生的變化。
根據本發明的一個有利的面向，該系統還包括一個顯示器，用於顯示熱點影像的形狀，或者DUT表面上的熱點影像消失時，相對於測試信號的頻率的時點。
根據本發明的一個有利的面向，該系統的處理器被配置為執行上述的優選方法。
根據本發明的一個面向，乃是提供一種用於定位和解析電氣裝置中多個熱點的方法。該方法包括：施加多數測試信號到該電氣裝置，每個測試信號由一系列具一選定頻率的脈衝組成，其中，該多數測試信號中的每個測試信號具有不同的選定頻率；在施用該多數測試信號之一的時間，擷取多數紅外光(IR)影像；對該多數測試信號的每一個信號選擇至少一數量的紅外光(IR)影像，作為代表影像，從而產生一系列分布在逐漸提高的選定頻率的代表影像；以及分析該一系列沿提高選定頻率分布的代表影像中，各熱點的外觀變化，以判斷並解析該等熱點在該電氣裝置中的位置。
從之前對本發明的方法及其較佳實施例的說明中可以看出，上述系統可以用來在一多層結構的受測裝置中，尋找熱點的所在位置，該系統對於實施本發明的方法及其較佳實例，至為有用。
雖然本發明的實施例在說明中，描述關於封裝積體電路的應用，但本發明也可適用於測試通過電激勵會產生熱點的其他設備，如電池，太陽能電池，功率元件，LED等。因此，本案與DUT的檢測相關的討論，可適用於這些元件。
本發明其他優點，特徵和潛在的應用，可以從以下的詳細說
明，並參考圖式所描繪的實施例，而更形清楚。
12‧‧‧受測裝置(DUT)
14‧‧‧激勵源
16‧‧‧紅外光相機
18‧‧‧中央處理單元
20‧‧‧顯示器
22‧‧‧激勵信號
24‧‧‧同步信號
26‧‧‧輸出影像信號
30‧‧‧處理器
在整個說明書，請求項和圖式中，元件名稱與代表符號將與元件符號表所記載相同。附隨之圖式為本說明書所包含並構成本說明書之一部份。該等圖式例示本發明之實施例，並與發明說明共同解釋並描述本發明之原理。該等圖式之目的在於以圖表之形式描述例示實施例之主要特徵。該等圖式並非用以描述實際實施例之每一特徵或描述所示構件之相對尺寸比例，亦非按照比例描繪。
圖1顯示一種用於執行根據本發明實施例的方法的系統概要圖；圖2顯示具有多層結構，且有多數熱點位在不同層中的受測裝置DUT的橫截面示意圖；圖3A至3C顯示一個DUT的頂視圖或熱點紅外光影像，其中有熱點處於DUT內的不同深度位置；圖4A至4D顯示另一個DUT的頂視圖或熱點紅外光影像，其中有兩個緊密相鄰的熱點位在DUT的多個層中的一層；圖5A-5D顯示另一個DUT的頂視圖或熱點紅外光影像，其中有兩個緊密相鄰的熱點位在DUT的多個層中的不同層；且圖6顯示根據本發明一個實施例，用來判斷並解析異常在DUT中的位置的步驟流程圖。
在以下的說明中，本發明是參照一個DUT來做說明。但是
DUT只是適用於本發明的一種樣本的特定實例。
判斷熱點位置的通用系統
圖1顯示一種執行LIT技術，並可用於實現如下所述的本發明方法的系統概要圖。受測裝置(DUT)12是由激勵信號22，在由激勵源14產生的鎖相頻率下激勵。該激勵信號的鎖相頻率是由一個中央處理單元18設定。雖然一般熱成像技術可以使用正弦信號執行，但由於DUT是一種數位化裝置，在本例中激勵信號22是一個電氣矩形波或方波，設計用來打開或關閉，在DUT內的各種主動元件，例如電晶體。不論是矩形波或方波，信號的振幅都在固定的最大值和最小值之間瞬間交替，因此其頻率為每週期的轉換次數，例如，每秒轉換的次數。
一個同步信號24是從中央處理單元18輸出，並發送至激勵源14。最簡單的方法是將該同步信號24的頻率設定在所要求的鎖定頻率，但該頻率也可能設定為一個不同的頻率，只要能夠使激勵源14使用該同步信號24產生所需的鎖相頻率的激勵信號22即可。當激勵信號使電流流過該在DUT 12中，DUT 12內的異常會產生局部熱點。從熱點發生的熱之後在DUT12內傳播，直到到達DUT 12面對紅外光照相機16的表面為止。從該DUT 12表面輸出的熱射線28之後到達IR相機16，用來產生DUT表面的紅外光影像，以輸出影像信號26到中央處理單元18。中央處理單元18包括處理器30。如果是使用2通道紅外光相機，該相機的圖框率為該鎖相頻率的4倍。利用圖1的配置，即可探測出熱點在DUT 12內部的空間位置和深度位置。圖1的配置中的處理器30乃是建置成可執行如下所述的本發明所需的程序。
在多層次的DUT熱點位置的例子
圖2顯示受測裝置的橫截面示意圖。DUT具有多層(在本實施例中為層1到層6)，並有位在不同層中的多個熱點(在本實施例中為熱點1到熱點4)。在圖2中，熱點1至4顯示為實心的點，對應於產生熱點的異常所在位置，以及一個圍繞該中央區域，以虛線表示，以顯示熱從實心點開始，向橫向擴散的狀態。如圖2所示，熱點1位於層1和2之間，熱點2和3則分別位於層3和層4。熱點4位於在層5和6之間。這些熱點通常是起因於電路(未圖示)中的缺陷，位在該層的內部或頂部。
LIT的技術方法可以用於非破壞性的判斷DUT內的熱點在橫向和深度上的位置。該橫向位置可從空間紅外影像而獲得，而熱點的深度則可以用所得到的相位移來判斷。具體而言，當所施加的信號導致電流在DUT內流動，電流流過異常處即會產生熱點，且熱點的熱會朝向表面傳播，如圖中圍繞每個熱點的弧形虛線所示。然而，熱點需要相當時間才會出現在表面，而通過IR相機成像。這種光照時間與熱點出現在表面上的時間之間的時間延遲，即是相位移，可以用於判斷熱點的深度。但須同時考慮到該熱量必須通過不同層的材料性質，才能傳播到表面。
對於層1至6中的堆疊內部做三維熱點定位，在熱點位置處產生的熱波需通過不同的材料層，例如矽，模製複合材料等等傳播，每種材料可能具有不同的厚度和不同的屬性。其結果是，根據在有缺陷的DUT的不同層中的熱點深度位置不同，不僅要考慮熱點對DUT表面的距離，而且也要考慮熱擴散長度的變化。因此，在堆疊結構的較底層的熱點所產生的熱波，比起在堆疊結構中較接近該DUT頂面表面的熱點所產生的熱波，需要通過更多的材料層。以下所說明的各種實施方式乃是利用這種熱傳播特
性的性質，提供將看起來似乎為單一熱點的兩個或多個熱點，加以解析出來。
通常，光學系統有其固有解析度的限制。系統的解析度是指可以將兩點區分成個別點的最短距離r。點擴散函數的半峰全幅值(FWHM)通常被用來定義系統的解析度，該函數可以趨近為：r=0.4λ/NA，其中λ是波長，NA是系統的數值孔徑。該式對紅外光相機解析出兩個空間上接近的熱點，產生解析上的限制。如以下將說明的各個實施例，都是利用熱在DUT中的傳播特性，克服該光學解析度的限制。
圖3A至3C顯示一個DUT的頂視圖或熱點紅外光影像，其中有熱點處於DUT內的不同深度位置圖。圖3A顯示出使用第一鎖相頻率的情況，該第一鎖相頻率設定在低頻率範圍內，使所有的熱點1~4中的熱波有足夠的時間到達DUT的上表面，並可見的紅外影像中。圖3B顯示出第二鎖相頻率的情況，該頻率高於圖3A的第一鎖相頻率。由於第二鎖定頻率為高頻率的結果，從熱點4產生的熱沒有充分的時間可以在第二週期開始之前達到上表面。因此，熱點4不會在紅外光影像中顯示。圖3C顯示第三鎖相頻率的情況，該頻率比該第二鎖定頻率更高。在這種情況下，熱點2和3從紅外光影像中消失，僅留下熱點1。顯然該熱點位置接近DUT的上表面。因此，通過比較在不同激勵頻率下拍攝的紅外光影像，並注意到熱點在鎖定頻率提高後是否消失，即可以得到在堆疊的DUT內，熱點深度的關係資訊。熱點相對於鎖相頻率消失的先後順序可以通過紅外光影像本身，或通過顯示在關聯的熱點消失的順序，根據相應的鎖定頻率加以記錄。
熱點在DUT頂面表面的影像的消失，定義為熱響應信號的
信噪比高於預定的基準值的時間點。
圖4A至4D顯示另一個DUT的頂視圖或熱點紅外光影像，其中有兩個緊密相鄰的熱點位在DUT的多個層中的一層。圖4A至4D分別示出在不同鎖定頻率下激發的影像。圖4A顯示出其中至少兩個熱點是在橫向彼此緊密相鄰的距離的情況。兩熱點重疊成一個單一的橢圓形的熱響應影像，該影像是在低鎖定頻率範圍的第一鎖定頻率得到。這兩個熱點的影像的空間間隔已經超越系統的解析度，使其看起來好像是從一個單一的熱點所產生的影像。圖4B顯示出以第二鎖定頻率得到的影像。該頻率比該第一鎖定頻率高，結果造成波在橫向傳播的阻尼，使得兩個熱點的熱響應影像仍有部分重疊。也就是說，熱橫向傳播，但尚未達成影像生成之前即取像，所得的影像不足以成為一個單一的「斑點」，如圖4A所示。因此，從圖4B的影像，至少可以懷疑可能有兩個熱點存在，並執行進一步的調查，如圖4C所示。圖4C顯示出以第三鎖定頻率獲得的紅外光影像。該頻率比第二鎖定頻率高，結果導致波在橫向的傳播更受阻尼，並造成熱響應影像在橫向的間隔。如圖4D所示，使用第四鎖相頻率，該頻率比圖3C的第三鎖相頻率更高。從而，橫向波的傳播被進一步衰減，導致的熱響應影像的清晰的橫向分離。
分布於多層的DUT內熱點的位置判斷
在圖4A-4D的系列圖的影像中，熱點是位在DUT內的相同深度。然而，如果熱點1和2分別位於DUT的堆疊結構內的不同深度位置，在某些頻率下兩個熱點中，位於DUT中較深位置的熱點會消失。這種現象會發生在激勵鎖相頻率高到使位在較深層的熱點的熱，在取像之前沒有足夠
的時間可以傳播到表面上，而位在靠近該表面的熱點所產生的熱，則有足夠的時間來傳播到表面上。因此，當頻率提高時，在某一時點會有一熱點沒有出現在DUT的上表面。
熱點位在不同的深度時所獲得的一系列影像的一種實例顯示於圖5A-5D。圖5A類似於圖4A所示，由於頻率低，有足夠的時間使熱從兩個熱點都在垂直方向和空間上傳播，結果顯示成不可解析的單一熱點。隨著頻率的提高，在圖5B的兩個熱點開始解析。之後因頻率進一步提高，從熱點2產生的信號衰減，因為熱點2位置比熱點1更深，並且沒有足夠的時間來使熱充分傳播到表面。確實，當頻率再次提高，在圖5D中熱點2即完全消失。因此，使用本發明公開的方法可以用來判斷：首先判斷有兩個熱點，而不是一個熱點，其次判斷一個熱點埋藏在較另一熱點更深的位置。
本發明提供一種方法，使用鎖相熱成像(LIT)技術，用於在一多層結構的受測裝置(DUT)中判斷熱點的位置。其中的電路具有多個熱點，都埋藏在DUT內，位在從底層到頂層的不同深度的層中。該方法包括：施加多種頻率的測試信號給受測裝置的電路，用於激勵該熱點；在將該多種頻率中的一種頻率的測試信號施加到電路時，以定時間隔獲取該DUT頂層的頂面表面影像，以獲得該DUT的紅外光影像，其中該影像關聯到熱從該熱點開始，在該DUT內的傳播；依照該定時間隔，從由該DUT所獲得的影像中，檢測熱響應信號；及判斷該熱點影像在該DUT的頂面表面呈現的影像，相對於該測試信號的頻率，產生的變化。
如上面已經解釋，更高的鎖相頻率會導致反復的激勵信號之間，無法提供足夠的時間使對熱響應可以傳播到DUT的頂面表面。因此，
判定在熱點影像的外觀上的變化，即可提供資訊給操作者，以對DUT的進一步檢查和分析方式，做出有用的判斷。例如，進一步的分析可以只限制在優先評估項目，從而節約測試時間。
該判斷該熱點影像的外觀變化的步驟包括以下步驟之一：判斷熱點影像從DUT的表面消失的時間點，相對於該測試信號的頻率的關係；將一由位在同一深度層的至少兩個橫向緊密相鄰的熱點所產生的橢圓形熱點影像的變化根據該測試信號的頻率，水平分割成兩個獨立的熱點影像；將一由位在不同深度層的至少兩個橫向緊密相鄰的熱點所產生的橢圓形熱點影像的變化，根據該測試信號的頻率，分割成該兩熱點之一的熱點影像。
引起的熱點在DUT頂面表面上的影像外觀上變化，如根據圖3A至3C，4A至4D，以及圖5A-5D所描述之結果，顯示在監視器20(圖1)上，以熱點在DUT的上表面的影像，或以表格方式顯示熱點的消失，相對於該測試信號的頻率的時間。顯示這種結果並無困難，因為各該資料都已經儲存在處理單元18或，特別是其儲存裝置中。
用於判斷熱點影像外觀上的變化，須先判斷所檢測到的熱響應信號的信噪比，如果該熱響應信號的信噪比高於一個預定的參考值，即判定有一個熱點存在。用於做這種判定的影像是由一系列影像，通過連續地產生平均影像產生。根據本發明這種程序，一DUT表面的影像對應到之前的定時間隔的結尾，將之以在隨後的定時間隔的結尾所取得的DUT表面的影像平均化。隨著越來越多的影像被取得，影像被連續地一步一步總結和平均化。由於響應信號保持不變，噪聲將會隨著時間的推移，因為上述
平均化過程而抵銷。藉此，所得的影像具有最佳的信噪比，可以用來判斷是否有一熱點存在。
顯示熱點的影像或熱點影像在DUT的上表面消失時，相對於該熱響應信號的頻率的時點，以幫助操作者決定對受測裝置所需的進一步分析。例如，多張在不同激勵頻率下取得的照片，也可以同時顯示，以使操作者進行影像的比較。本例示於圖1，顯示出在監視器上呈現多張影像。
圖1的系統可用於使用鎖相熱成像(LIT)，在多層結構的受測裝置(DUT)，找尋熱點位置，其中有多數的電路的熱點是埋藏在DUT內，位在從最底層到最頂層的不同深度層中。該系統包括：一個激勵源，用以將多種頻率的測試信號施加到受測裝置的電路，以激勵其多數熱點；一個紅外光相機，用於在該多種頻率的測試信號施加到該電路時，以定時間隔獲取該DUT頂層頂面表面的影像，以獲得該DUT的紅外光影像，其中該影像關聯到熱從該熱點開始，在該DUT內的傳播；及一處理器，用以從紅外光相機接收資料，並使用該紅外光相機的熱學影像，用於從該DUT的影像中，檢測在該定時間隔的熱響應信號，並用以判斷該熱點影像在該DUT的頂面表面呈現的影像，相對於該測試信號的頻率，產生的變化。另外，應當注意的是，該系統的處理器被配置為可執行上述熱點定位的方法。
為了進一步分析所得的熱點位在多層DUT的位置的檢測結果，進一步在多層DUT做熱點定位的方法，可以參考如CHRISTIAN Schmidt等人之論文以及WO 2011/156527 A1專利文獻。均教導如何從頻率與相位移關係曲線推導出缺陷的深度位置。
圖6顯示根據本發明一個實施例，用來判斷並解析異常在DUT中的位置的步驟流程圖。圖6所顯示的方法得能夠解析出超出紅外光相機的光學解析能力的兩個或更多的異常。在步驟60，先將測試信號施加到DUT。該測試信號包括一系列頻率為fx的脈衝。在步驟62中，對該脈衝系列中的每一個脈衝，取得一系列DUT的紅外光影像。在該系列的每個連續影像替換之前的影像，使得系統對每個脈衝都能維持最高信噪比(S/N)的影像。對該系列的脈衝，將所得到的多數影像全部加總，以得到一具有最佳信噪比的影像，如步驟64所示。在步驟65，判斷是否另一個系列影像，須以較高的頻率fx取像。如果是，則在步驟66中將頻率fx提高到一個新值，並以該fx的新值重複該步驟。如果在步驟65中判斷為沒有更多的影像必需取像，則步驟前進到步驟68，將所有頻率所取得影像中，信噪比最大的影像互相進行比較。如果從最低頻率到更高頻率的影像系列，顯示單一熱點分離成兩個或更多個熱點，則判斷有兩個或兩個以上的熱點位在該DUT內的相同深度，彼此緊密接近。如果從最低頻率要到較高頻率的影像系列顯示兩個或兩個以上的熱點，但當進展到更高頻率的影像時，有一個或多個熱點消失，且一個或多個仍在，則判斷有一個或多個熱點互相緊密接近，但位在DUT內部的不同深度。
鑑於上述情況，本發明的實施方案包括用於在電氣裝置內部定位和解析多個熱點的方法。該方法包括：施加多數測試信號到該電氣裝置，每個測試信號由一系列具一選定頻率的脈衝組成，其中，該多數測試信號中的每個測試信號具有不同的選定頻率；在施用該多數測試信號之一的時間，擷取多數紅外光(IR)影像；對該多數測試信號的每一個信號選
擇至少一數量的紅外光(IR)影像，作為代表影像，從而產生一系列分布在逐漸提高的選定頻率的代表影像；以及分析該一系列沿提高選定頻率分布的代表影像中，各熱點的外觀變化，以判斷並解析該等熱點在該電氣裝置中的位置。該分析熱點影像的外觀變化的步驟包括：若有一影像在對應於一第一選定頻率的影像中顯示為單一熱點，但在對應於一第二選定頻率的另一影像中顯示為兩個熱點，且該第二選定頻率高於該第一選定頻率，則表示有多數熱點位在該電子裝置的相近深度位置。該分析熱點影像的外觀變化的步驟包括：若有一影像在對應於一第一選定頻率的影像中顯示為多數熱點，但在對應於一第二選定頻率的另一影像中顯示為較少數量熱點，且該第二選定頻率高於該第一選定頻率，則表示有多數熱點位在該電子裝置的不同深度位置。該系列的脈衝可包括一方波信號，且該電子裝置可包括一積體電路。該擷取多數紅外光(IR)影像的步驟可包括：取得一對應於該選定頻率的同步信號。各個代表影像可為一具有最高信噪比的影像。
必須說明的是，以上所述之方法及技術本質上並不限於任何特定之裝置，且可以任何適用之元件組合加以達成。此外，各種態樣之泛用性裝置也可適用在所述之發明中。也可以使用特製的裝置，以執行上述之發明方法步驟，而獲得更多優勢。
以上是以特定實施例對本發明所作的說明，所提出的實施例乃是例示之用，而非用以限制本發明的範圍。習於斯藝之人士將理解，本發明可以使用各種不同的硬體，軟體和韌體，加以實施。此外，只要閱讀本件專利說明書並實踐說明書所記載的發明，本發明的其他實施方式對於
此行業人士即屬顯而易見，而能推知。因此，本專利說明書及其實施例的說明，目的僅是示例，不得用以限制本發明之範圍。本發明的真實範圍應由以下的申請專利範圍所規範。
Claims (15)
- 一種使用鎖相熱成像(LIT)技術，判斷在一多層結構的受測裝置(DUT)中，判斷熱點所在位置的方法，其中，在該DUT中埋藏有多個電路的熱點，位在從最底層到最頂層的不同深度的層次中，該方法包括：施加多種頻率的測試信號給受測裝置的電路，用於激勵該熱點；在將該測試信號施加到電路時，以定時間隔獲取該DUT頂層的頂面表面影像，以獲得該DUT的紅外光影像，其中該影像關聯到熱從該熱點開始，在該DUT內的傳播；依照該定時間隔，從由該DUT所獲得的影像中，檢測熱響應信號；及判斷該熱點影像在該DUT的頂面表面呈現的外觀，相對於該測試信號的頻率，產生的變化。
- 如申請專利範圍第1項記載的方法，其中，該判斷該熱點影像的外觀變化的步驟包括：判斷熱點影像從DUT的表面消失的時間點，相對於該測試信號的頻率的關係。
- 如申請專利範圍第1項記載的方法，其中，該判斷該熱點影像的外觀變化的步驟包括：將一由位在同一深度層的至少兩個橫向緊密相鄰的熱點所產生的橢圓形熱點影像的變化，根據該測試信號的頻率，分割成兩個獨立的熱點影像。
- 如申請專利範圍第1項記載的方法，其中，該判斷該熱點影像的外觀變化的步驟包括：將一由位在不同深度層的至少兩個橫向緊密相鄰的熱點所產生的橢圓形熱點影像的變化，根據該測試信號的頻率，分割成該兩熱點之一的熱點影像。
- 如申請專利範圍第1項記載的方法，其中，該以定時間隔獲取該DUT頂面表面影像的步驟包括：將對應到之前的定時間隔的結尾所取得的該DUT頂面表面的一影像，以在隨後的定時間隔的結尾所取得的DUT頂面表面的影像平均化。
- 如申請專利範圍第1項記載的方法，其中，該以定時間隔獲取該DUT頂面表面影像的步驟包括：將對應到之前的定時間隔的結尾所取得的該DUT頂面表面的一影像，以在隨後的定時間隔的結尾所取得的DUT頂面表面的影像替換。
- 如申請專利範圍第2項記載的方法，包括判斷檢測到的熱響應信號的信噪比，並將信噪比高於一與定參考值的熱響應信號，判斷為一熱點存在。
- 如申請專利範圍第1項記載的方法，該方法還包括在顯示器上顯示熱點的影像，以及DUT表面上的熱點影像消失時，相對於測試信號的頻率的時點。
- 一種利用鎖相熱成像(LIT)技術，在一多層結構的受測裝置(DUT)中，找尋熱點位置的系統，其中有多數的電路的熱點是埋藏在DUT內，位在從最底層到最頂層的不同深度層中，該系統包括：一個同步信號輸入，用以接收一同步信號，該同步信號對應於具多種頻率的測試信號，用於施加到該受測裝置，以激勵其多數熱點；一個紅外光相機，用於在該多數頻率中的一種頻率的測試信號施加到電路時，以定時間隔獲取該DUT頂層頂面表面的影像，以獲得該DUT的紅外光影像，其中該影像關聯到熱從該熱點開始，在該DUT內的傳播；及一處理器，組態成： 用以從紅外光相機接收資料，並使用該紅外光相機的影像，用於檢測在該定時間隔的熱響應信號，並用以判斷該熱點影像在該DUT的頂面表面呈現的影像，相對於該測試信號的頻率，產生的變化。
- 如申請專利範圍第8項記載的系統，其中，該處理器還組態成：用以在判斷出該DUT表面上的熱點影像消失時，相對於測試信號的頻率的時點，判斷該熱點影像的外觀已有變化。
- 如申請專利範圍第8項記載的系統，其中，該處理器還組態成：用以在判斷出一由至少兩個橫向緊密相鄰的熱點所產生的橢圓形熱點影像發生變化，而根據該熱響應信號的頻率，分割成兩個獨立的熱點影像時，判斷該熱點影像的外觀已有變化。
- 如申請專利範圍第8項記載的系統，其中，該處理器還組態成：用以在判斷出一由位在不同深度層的至少兩個橫向緊密相鄰的熱點所產生的橢圓形熱點影像的變化，根據該測試信號的頻率，分割成該兩熱點之一的熱點影像的時點，判斷該熱點影像的外觀已有變化。
- 如申請專利範圍第8項記載的系統，其中，該處理器還組態成：用以判斷檢測得到的熱響應信號的信噪比，並將信噪比高於一與定參考值的熱響應信號，判斷為有一熱點存在。
- 如申請專利範圍第8項記載的系統，另包括一顯示器，用以顯示熱點的影像，或者DUT表面上的熱點影像消失時，相對於測試信號的頻率的時點。
- 一種用於定位和解析電氣裝置中多個熱點的方法，該方法包括： 施加多數測試信號到該電氣裝置，每個測試信號由一系列具一選定頻率的脈衝組成，其中，該多數測試信號中的每個測試信號具有不同的選定頻率；在施用該多數測試信號之一的時間，擷取多數紅外光(IR)影像；對該多數測試信號的每一個信號選擇至少一數量的紅外光(IR)影像，作為代表影像，從而產生一系列分布在逐漸提高的選定頻率的代表影像；以及分析該一系列沿提高選定頻率分布的代表影像中，各熱點的外觀變化，以判斷並解析該等熱點在該電氣裝置中的位置。
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