[发明专利]一种集成电路三维电流的磁成像测试方法及装置

说明书

本发明公开了一种集成电路三维电流的磁成像测试方法及装置，磁成像装置包括芯片级原子磁力计、巨磁电阻传感器、光电测距传感器、电路测试探针、可移动检测平台和电脑；三维电流磁的成像测试方法包括：使用傅里叶变换将芯片级原子磁力计扫描的磁场数据转换为电流密度图像；根据样品封装的电流路径设计布局建立三维仿真磁场模型；改变变量求解毕奥‑萨伐尔方程，比对原始磁场数据和磁场模拟数据，通过匹配磁场强度确定电流与传感器的间距；计算电流实际深度，根据电流实际深度和电流密度图像建立三维电流密度图像。该装置体积小，测量速度快，流程简单操作便捷，可以对集成电路中三维电流进行有效的磁成像测量。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是涉及一种集成电路三维电流的磁成像测试方法及装置。

背景技术

由于磁场能够穿透半导体工业使用的绝大多数材料，具有其他技术所没有的独特能力，已成为检测集成电路(IC)样品中的短路、漏电和开路的重要技术。磁电流成像是一种磁场成像技术，其通过扫描集成电路来感知电路中电流产生的磁场。通过使用傅里叶变换反演技术将磁场图像转换为电流密度图像。

为了确定故障位置，需要将电流密度图像叠加到光学或近红外图像上，比对两者之间的区别从而确定故障点。硅通孔技术(TSV)是一项高密度封装技术，正在逐渐取代目前工艺比较成熟的引线键合技术，被认为是第四代封装技术。随着硅通孔技术的发展，集成电路的封装形式将变成芯片堆叠形式，封装变得更加复杂，缺陷的定位变得相应地更加困难。现有确认故障位置方法由于只能用于确定集成电路二维平面故障位置，而无法通过堆叠金属层确定故障深度观察电流信号而变得过时。

发明内容

本发明旨在克服上述技术的不足，提供了一种集成电路三维电流的磁成像测试方法及装置，可以对集成电路中的三维电流进行磁成像测试。

本发明的技术要点如下：

一种集成电路三维电流的磁成像测试方法及装置，其特征在于，磁成像装置包括：芯片级原子磁力计(1)、巨磁电阻传感器(2)、光电测距传感器(3)、电路测试探针(4)、可移动检测平台(5)和电脑(6)；

三维电流的磁成像测试方法包括：

步骤一、通过电路测试探针将测试电流注入待测集成电路板，使用芯片级原子磁力计或巨磁电阻传感器对集成电路板进行逐行扫描获得集成电路中电流的磁场数据，使用傅里叶变换将磁场数据转换为电流密度图像；

步骤二、根据被测集成电路的封装形式和电流路径设计布局建立三维仿真磁场模型；

步骤三、使用正演法不断改变毕奥-萨伐尔定律中的变量求解毕奥-萨伐尔方程，将测量的原始磁场数据与检测电路的磁场模拟数据进行比较，通过匹配磁场强度确定三维电流与传感器距离Z；

步骤四、通过电流距传感器的深度Z和传感器距电路板高度z计算电流实际深度h，根据电流实际深度和电流密度图像建立三维电流图像，判断电流实际路径和电流深度。

所述芯片级原子磁力计用于小于10μA低检测电流时的快速扫描，在检测使用时测量头位于电路板上方100～200μm处，测量头侧面与用于测量原子磁力计高度的光电测距传感器相连接。

所述巨磁电阻传感器用于80～120μA中等检测电流量时使用，巨磁电阻传感器安置于软悬臂上，检测时传感器与电路板表面直接物理接触。

所述可移动检测平台上的置物台可在x，y，z三个方向上自由移动，能够对放置的检测电路板进行自动调平。

所述电脑与芯片级原子磁力计(1)、巨磁电阻传感器(2)、光电测距传感器(3)、电路测试探针(4)和可移动检测平台(5)相连接，用于数据存储、三维建模和数据比对。

所述三维电流的磁成像测试方法步骤一中的将磁场数据转换为电流密度图像算法如下：

测量区域位置上的磁感应强度B为：