[发明专利]一种用于检测芯片内部微纳磁特征信息的无损检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于检测芯片内部微纳磁特征信息的无损检测系统及方法，属于芯片无损检测技术领域，所述系统包括：联合振移装置、高磁导率探针、电压放大器、锁相放大器、处理器。所述方法包括以下步骤：对待测芯片进行通电；利用联合振移装置驱动高磁导率探针并使其振动；利用高磁导率探针采集芯片内部磁信息，并通过锁相放大器传输给处理器；电流成像并对比芯片电路原理图评测缺陷；将检测结果可视化。本发明检测芯片内部微纳磁特征信息无损检测技术是采集芯片内部微弱电流产生的磁场信息反演芯片内部电流图像进行处理，无损检测过程具有高精度、高实用性的优点。

技术领域

本发明涉及芯片内部缺陷无损检测技术领域，具体为一种用于检测芯片内部微纳磁特征信息的无损检测系统及方法。

背景技术

集成电路(芯片)产业以其重要的战略地位逐渐成为国际竞争的主战场、全球关注的核心焦点，芯片已经紧密的融入我们的生活。由于芯片制造过程涉及多个步骤，工艺复杂，质量要求高及各种不确定随机因素的影响，芯片会不可避免的出现短路、断路、漏电或元件缺陷等缺陷。为了保证芯片生产质量，必须及时有效的检测出缺陷。芯片内部电路错综复杂，一般无法通过肉眼确定缺陷类型，一般采用无损检测方法来检测缺陷，因此采用一种有效的无损检测方法具有重要的现实意义。

目前国内外对于芯片内部缺陷的无损检测方法主要集中为以下几种方法：

(1)3DX射线断层扫描成像：利用X射线可以穿透物体进行投影成像一种通用的无损检测方法。优点：可以重构内部结构，可以达到微米甚至亚微米的分辨率；缺点：其分辨率与样品的大小呈负相关，计算机采集及处理数据较为耗时，效率低。

(2)扫描声学显微成像：利用超声波对器件封装及界面进行成像的一种无损检测方法。优点：可以检测内部裂纹、空洞等；缺点：分辨率低，需要不断提高频率以提高分辨率。

(3)锁相红外成像：利用器件的热辐射效应和锁相放大技术有效地定位到“热点”。优点：分辨率在微米级别；缺点：无法应用到开路失效点，无法穿透材料

(4)激光激发技术：利用硅器件对不同波长的激光激发会有不同的效应(阻值变化，发热，发光等)。优点：检测电流精度能达到1pA以下，失效定位精准；缺点：电路内部逻辑区失效定位作用效果不大，且无法穿透材料成像，设备昂贵，涉及理论知识较多，目前只有少数外国芯片制造龙头企业能成熟使用。

(5)平面成像技术如原子力显微镜、电子束探针、纳米探针等。

(6)利用SQUID超导量子干涉仪对磁场检测成像，具有高敏感度，磁分辨率超高，可以达到10-14且几乎不受频率影响，空间分辨率高，可以多层检测等优点，但是碍于探针尺寸，空间分辨率受到限制，多用于芯片封装级缺陷定位、极低电流应用或快速概览扫描。

(7)利用Giant Magneto Resistance(GMR)巨磁阻传感器，通过内部交替的铁磁与非铁磁导电层对磁场感应时的电阻变化，测出相应的磁场数据，提高了空间分辨率，但敏感度较低。

(8)Magnetic Current Imaging(MCI)技术就是使用以上两种传感器对集成电路进行无损检测的技术，结合了两种传感器，具备高分辨率和敏感度，但是该项技术在重复性检测及在线检测方向能力不足。

上述芯片缺陷无损检测方法的缺点：3DX射线断层扫描成像及相关平面成像技术与样品大小呈负相关，且计算机采集及处理数据较为耗时，效率低，部分成像技术分辨率低；锁相红外成像技术无法应用到开路失效点，且无法穿透材料；激光激发技术对电路内部逻辑区失效定位作用不大，无法穿透材料成像，设备昂贵；SQUID磁场检测成像技术空间分辨率受限，只针对封装级缺陷；GMR传感器的敏感度低，且重复性检测差。

发明内容

本发明为克服上述现有无损检测技术所述的分辨率低灵敏度低重复性差的缺陷，提供一种用于检测芯片内部微纳磁特征信息的无损检测系统及方法。