[发明专利]一种激光探测集成电路内部电平状态的系统

说明书

本发明公开了一种激光探测集成电路内部电平状态的系统，包括：连续激光器、光学模块、物镜、三维移动台、测试机、光电探测器、放大器、信号分离器、信号提取器、控制计算机、移动台控制箱；本发明利用激光穿过芯片背部硅衬底无损直接探测其内部节点电平状态，时间分辨率高，可大面积二维扫描芯片，采用基于硅基半导体器件固有不对称性的共光路探测方案，能实现集成电路内部特定频率工作点的定位和电平状态变化波形提取。

技术领域

本发明属于集成电路测试领域，特别是涉及一种激光探测集成电路内部电平状态的系统。

背景技术

集成电路自问世以来就在各个领域被广泛应用，小到日常生活中的手机、电脑，大到工业领域中的各种设备，都能发现它的身影。随着半导体工艺的发展，集成电路的集成度也由最初几个元器件的集成发展到上亿个晶体管的集成，金属互联层不断增多，芯片封装时也出现倒封装工艺。

继集成电路生产后，工程师对其进行可靠性测试过程中通常需探测其内部某些节点来获得其电平状态信息，常用探测手段有电子束和机械探针。这两种手段需要从芯片正面探测内部节点电平状态，但是金属互连层的增多和倒封装工艺的出现使得正面探测变得困难。专利号US 7769981 B2，美国专利，Apparatus and method for probing integratedcircuits using polarization difference probing提出了一种利用激光从芯片背面探测的偏振差分探测方案，但是此方案存在激光扫描显微镜受限于物镜通光孔径的大小，不能对大尺寸芯片进行大面积二维扫描，扫描过程中也很难保证激光聚焦平面的位置始终处于使反射回来的激光光强最强的位置。

因此，寻找一种利用激光穿过芯片背部硅衬底无损直接探测其内部节点电平状态的系统成为研究人员关注的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种激光探测集成电路内部电平状态的系统，利用激光穿过芯片背部硅衬底无损直接探测其内部节点电平状态，时间分辨率高，样品扫描面积大，采用基于硅基半导体器件固有不对称性的共光路探测方案，结构简单，能实现集成电路内部特定频率工作点的定位和电平状态变化波形提取。

为实现上述目的，本发明提出一种激光探测集成电路内部电平状态的系统，包括：连续激光器、光学模块、物镜、三维移动台、测试机、光电探测器、放大器、信号分离器、信号提取器、控制计算机、移动台控制箱；

所述连续激光器通过自由空间光路或保偏光纤与所述光学模块连接；所述光学模块通过自由空间光路与所述三维移动台连接，所述光学模块和所述三维移动台中间设有物镜；所述三维移动台上的被测器件与所述测试机连接，所述测试机与所述信号提取器连接；

所述光学模块与所述控制计算机接；所述控制计算机通过所述移动台控制箱与所述三维移动台连接；

所述光学模块依次与所述光电探测器、放大器和信号分离器连接，所述信号分离器分别与所述信号提取器和所述控制计算机连接；所述信号提取器与所述控制计算机连接。

优选地，所述连续激光器采用固体激光器、半导体激光器或光纤激光器；所述连续激光器用于提供探测用的连续激光，所述连续激光的波长采用小于1100nm的侵入性波长或大于1100nm的非侵入性波长。

优选地，所述物镜采用气隙物镜、液体浸没物镜或固体浸没透镜物镜。

优选地，所述光学模块包括探测成像系统和半透半反控制器；所述探测成像系统包括：分光棱镜、光功率计、光隔离器、偏振分束棱镜、1/8波片、半透半反镜、照明光源、准直透镜组、聚焦透镜、分束镜、成像透镜和红外相机；