[发明专利]一种用于检测半导体器件硬缺陷故障点的定位装置及方法

权利要求书

1.一种用于检测半导体器件硬缺陷故障点的定位装置，其特征在于，包括：

光源模块，用于产生非相干光；

光学模块(3)，与所述光源模块连接，用于传输所述非相干光，并接收所述非相干光的反射光信号；

物镜(4)，设置在所述光学模块(3)与被测器件(5)之间，用于将所述非相干光聚焦在所述被测器件(5)的内部，并将所述反射光信号传输到所述光学模块(3)；

信号提取系统，与所述光学模块(3)连接，用于将所述反射光信号转换为电信号，并提取所述电信号的时域电信号或频域电信号；

三维移动台(6)，用于固定并移动所述被测器件(5)；

移动台控制箱(14)，与所述三维移动台(6)连接，用于控制所述三维移动台(6)；

控制计算机(13)，分别与所述光源模块、所述移动台控制箱(14)、所述光学模块(3)、所述信号提取系统连接，控制所述故障点定位装置进行工作；

动态故障点定位时，激光穿过芯片背部的硅衬底聚焦在被测器件的有源区，自由载流子吸收效应导致入射光光强变化，LVP和LVI通过探测光强变化分别从时域和频域定位故障点位置；

静态故障点定位时，OBIRCH焦点处的光能量部分转化为热能，金属互联线的缺陷位置的温度无法迅速散开，导致缺陷处的温度累计升高，进一步引起金属线电阻发生改变从而导致被测器件的静态工作电流变化，被测器件供电线上的串联电阻将这种电流变化转变为电压变化，通过对采集到的电压信号进行傅里叶变换在频域中定位故障点位置。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测半导体器件硬缺陷故障点的定位装置，其特征在于，

所述光源模块包括，

非相干光源(1)，用于获得波长大于1100nm的所述非相干光；

调制模块(2)，分别与所述非相干光源(1)、所述控制计算机(13)连接，用于调制所述非相干光的光强。

3.根据权利要求2所述的一种用于检测半导体器件硬缺陷故障点的定位装置，其特征在于，

所述信号提取系统包括，

光电探测器(9)，与所述光学模块(3)连接，用于将所述反射光信号转变为电信号；

放大器(10)，与所述光电探测器(9)连接，用于放大所述电信号；

隔直器(11)，与所述放大器(10)连接，用于隔离掉所述电信号中无用的大的直流背景分量，输出交流信号；

信号提取器(12)，与所述隔直器(11)连接，用于提取所述电信号的所述时域电信号或所述频域电信号，其中，所述信号提取器(12)为频谱分析仪或示波器。

4.根据权利要求3所述的一种用于检测半导体器件硬缺陷故障点的定位装置，其特征在于，

所述光学模块(3)包括，光隔离器，第一偏振分束棱镜，空间滤波系统，第二偏振分束棱镜，法拉第旋光器，半透半反镜，聚焦透镜；

所述光隔离器通过所述第一偏振分束棱镜与所述空间滤波系统连接；

所述空间滤波系统通过所述第二偏振分束棱镜分别与所述法拉第旋光器、所述聚焦透镜连接；

所述法拉第旋光器与所述半透半反镜连接；

所述聚焦透镜与所述光电探测器(9)连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于检测半导体器件硬缺陷故障点的定位装置，其特征在于，

所述光学模块(3)还包括红外成像单元，所述红外成像单元用于获得所述被测器件(5)的内部红外版图；

所述红外成像单元包括分束镜、红外照明光源、成像透镜、红外相机；

所述分束镜分别与所述红外照明光源、所述成像透镜、所述半透半反镜连接；

所述成像透镜与所述红外相机连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于检测半导体器件硬缺陷故障点的定位装置，其特征在于，

所述故障点定位装置还包括，

测试机(7)，用于为所述被测器件(5)提供周期性驱动信号；

恒压源(8)，用于为所述被测器件(5)提供恒定电压。

7.根据权利要求6所述的一种用于检测半导体器件硬缺陷故障点的定位装置，其特征在于，

所述物镜(4)为气隙透镜、液体浸没透镜或固体浸没透镜其中的一种；

所述光电探测器(9)为PIN二极管、雪崩光电二极管其中的一种；

所述放大器(10)为跨阻放大器。