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基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方法

文檔序號:5874967閱讀:102來源:國知局
專利名稱:基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方法
技術領域
本發(fā)明涉及集成電路試件可靠性分析與壽命預測領域,特別涉及一種基于相移電 子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方法。
背景技術
隨著電子技術的發(fā)展,電子集成電路試件新品種越來越多,可靠性試驗技術難度 越來越大,各種試驗檢測裝置、試驗檢測技術、試驗評價方法也在不斷的發(fā)展。目前集成電 路試件芯片的工作壽命的預測主要是選擇加速壽命試驗中測試電學參數(shù)的變化作為失效 判據(jù)來計算失效激活能,進而通過有限元模擬來推算芯片工作壽命。由于加速壽命試驗過 程中集成電路試件芯片的電學參數(shù)時刻發(fā)生著變化,因此要正確測量只能待加速壽命試驗 完成以后才能準確測量參數(shù)值,因此測試時間相對較長,測試過程比較復雜。另外,有限元 分析模擬評估集成電路試件芯片的可靠性是根據(jù)芯片工作的環(huán)境進行模擬,但是由于在實 際工作中,環(huán)境因素交多,模擬計算存在較大的誤差,不能較為準確的評估芯片現(xiàn)場工作壽 命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于相移電子散斑干涉技術預測集成電 路工作壽命的方法,該方法能夠預估出集成電路試件工作壽命,并具有高精度,高靈敏度, 抗干擾強,測試方便,測試時間短的優(yōu)點。為解決上述問題,本發(fā)明所設計的基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方法,其特征是包括如下步 驟1)建立一套基于相移電子散斑技術的光學測試平臺,并將集成電路試件放置在搭 建好的光學測試平臺上,利用溫控系統(tǒng)給集成電路試件施加序進的溫度應力,同時給試件 施加正常水平的恒定電應力;2)測試五步位移的光強,并通過下述公式求解出集成電路試件表面的任一點的包
裹相位值P’ O,力 式中,五步相移的相位調(diào)制分別_2α,-α ,0, α ,2α , α為每步相移量,IiG = 1, 2,3,4,5)為每步的光強;之后再進行解包裹運算,得到真實的相位值識(X,力;3)根據(jù)下述公式得出離面位移值 式中,As(X,y)為任意一點的離面位移值,為解包裹后的真實相位值,λ為 激光波長;4)結合溫度施加過程得出離面位移與溫度的曲線關系,由此判斷集成電路試件的 壽命長短。為了能夠?qū)λ鶞y集成電路試件的工作壽命進行進一步預測,從而得出其工作壽命 的具體時間,上述步驟4)還包括有如下步驟①根據(jù)所得離面位移數(shù)據(jù),擬合In(ASZT2Stl)和-1/Τ曲線,即 w Δ5 , , Q.l . WnVm、 其中A' =Α/\,A為一常數(shù)值,Stl為芯片表面初始位移值,AS為離面位移值,T 為測試時的溫度,k波爾茲曼常數(shù),j為電流密度,V為工作電壓值,η為電流密度冪指數(shù)因 子,m為電壓冪指數(shù)因子,Q為失效激活能,β為溫度變化率;上述曲線即為失效機理一致判 別曲線,該曲線的拐點位置為失效機理變化的溫度點,由此即可得出失效機理一致的溫度 范圍;②通過下式提取出在失效機理一致的溫度范圍內(nèi)集成電路試件的失效激活能; 其中,T1 T2和T3 T4為同一失效機理下的兩個不同的時間段,Δ S1為T1 T2 區(qū)間內(nèi)的離面位移,AS2為T3 T4區(qū)間段內(nèi)的離面位移,S1為芯片表面T1時的位移值,S2 為芯片表面T3時的位移值,Q為失效激活能,k波爾茲曼常數(shù),T為測試時的溫度。③將上述求出的失效激活能代入下述壽命預測模型,即 得出不同溫度Ti條件下集成電路試件的工作壽命τ,其中T' i T' 2溫度范圍 內(nèi)集成電路的失效機理與常溫工作環(huán)境溫度Ti的失效機理一致,Q為失效激活能,β為溫 度變化率,k為波爾茲曼常數(shù),T為測試時的溫度。上述方案所述溫控系統(tǒng)最好為加熱箱,集成電路試件一夾持件夾持放置在該加熱 箱的內(nèi)部,上述夾持件的夾持方法能夠不影響集成電路試件的自由變形。上述方案所述光學測試平臺最好為泰曼一格林干涉儀。上述方案所述步驟②中,在對集成電路試件的失效激活能進行提取時,還包括根 據(jù)離面位于數(shù)據(jù)對失效機理進行判別,保證集成電路試件在所施加的溫度應力條件下失效 機理與常溫工作條件的失效機理一致的步驟。與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明通過相移電子散斑干涉技術,測量集成電路試件封裝表 面在溫度加速壽命試驗下的封裝表面離面位移變化規(guī)律,確定失效點,并根據(jù)失效點離面 位移量和溫度曲線關系計算失效激活能,最后根據(jù)建立的壽命預測模型對其壽命進行預 測。該方法可在測量集成電路試件芯片表面位移的同時測量整個表面的信息,并可實現(xiàn)在 線連續(xù)檢測,同時測量更加準確;此外相移電子散斑干涉技術具有極高的相位測量準確性、較高的抗干擾特性、測量結果不受背景光強的影響等優(yōu)點,非常適合進行電子封裝應力及 熱應變的分析測試,并且隨著圖像處理技術、計算機輔助數(shù)據(jù)處理技術的引入以及各種方 法的綜合應用,可以實現(xiàn)自動測試。


圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例的原理示意圖;圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例光學測試平臺的結構圖;圖3為經(jīng)過五步相移后所得的包裹相位圖;圖4為按行列解包裹相位所得的解包裹相位圖;圖5為校正后的真實相位圖;圖6為根據(jù)相位解包裹圖所得的試件表面各點的離面位移值。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明一種基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方法,包 括如下步驟步驟一、建立一套基于相移電子散斑技術的光學測試平臺,并將集成電路試件放 置在搭建好的光學測試平臺上,利用溫控系統(tǒng)給集成電路試件施加序進的溫度應力,同時 給試件施加正常水平的恒定電應力。本發(fā)明的測量系統(tǒng)以光學干涉測量為基礎,對連續(xù)表面微形貌進行測量。干涉條 紋是干涉場上光程差相同的點的軌跡,光程差S是干涉系統(tǒng)兩條光路的幾何路程1與相應 的介質(zhì)折射率的乘積之差,即δ = 1ιηι-12η2(1)式中,I1和I2為兩條光路的幾何路程,Ii1和Ii2為兩條光路的折射率。干涉條紋的 形狀、間隔、以及位置的變化,均與光程差的變化有關,因此根據(jù)干涉條紋的變化,不但可以 直接測量長度以及折射率,而且可以間接測量與光程有確定關系的其他幾何量及物理量, 例如角度、粗糙度、平面度、直線度、氣體或者液體的含量、光學元件的面形、光學材料的內(nèi) 部缺陷,粗糙表面形貌等,都可以用干涉方法進行高精度的測量。干涉測量的最大特點是它 具有很高的靈敏度及精度,現(xiàn)代科技的各個領域以及所有的光學工廠都以干涉作為有力的 測量根據(jù)。干涉計量本質(zhì)上是以光波波長為單位來計量的,不同的測量方式存在較大的差 別,相移電子散斑技術干涉測量具有高精度、高靈敏度和抗干擾強優(yōu)點,其缺點是難于在動 態(tài)測量中準確實現(xiàn)。傳統(tǒng)的干涉測量精度較低,通常分辨率只能達到半個波長,抗干擾能力 低,易受環(huán)境影響,但具有直觀簡單的特點,能夠用于在線動態(tài)檢測。要精確的得到芯片在 加速壽命中的表面微形貌,相移干涉技術以其無接觸、全場測量、高精度的優(yōu)勢成為本系統(tǒng) 設計首選。相移干涉技術即采用人為的方法在參考光中引入一已知的相位調(diào)制量,比較干 涉場中某一點在不同相位下的光強變化來求得被測物體的相位分布,這樣一次測量就能直 接得到整個被測量表面的相位信息分布,極大的提高了測量效率。能夠?qū)崿F(xiàn)相移的方法可以是壓電陶瓷晶體(PZT)法、電光晶體法、液晶相移器法、 旋轉(zhuǎn)平晶法。本發(fā)明優(yōu)選實施例的光學測試平臺采用泰曼一格林干涉儀,即通過壓電陶瓷
6晶體法來實現(xiàn)相移。泰曼一格林干涉儀的結構示意圖如圖2所示,其主要由激光器、第一 反射鏡、擴束鏡、分束棱鏡、參考反射鏡、壓電陶瓷晶體、驅(qū)動電源、成像物鏡、電耦合元件 (CCD)、圖像采集卡和計算機組成。電耦合元件經(jīng)圖像采集卡與計算機的輸入端相連,計算 機的輸出端連接驅(qū)動電源,驅(qū)動電源與壓電陶瓷晶體電連接。壓電陶瓷晶體設置在參考反 射鏡的后方,并與之聯(lián)動。激光器發(fā)出的激光經(jīng)第一反射鏡反射后,由擴束鏡擴束準直成一 束平行光。這束平行光經(jīng)過分束棱鏡分為兩束,其一束平行光到達參考反射鏡,再返回到分 束棱鏡;另一束平行光經(jīng)過被測試件平面反射后,再反射回到分束棱鏡。上述兩束返回光線 在分束棱鏡處相干涉,產(chǎn)生光強按正弦規(guī)律分布的干涉條紋圖像,最后干涉條紋圖像經(jīng)成 像物鏡在電耦合元件通過圖像采集卡捕獲后由計算機采集得到。泰曼一格林干涉儀通過壓電陶瓷晶體伸縮帶動參考反射鏡產(chǎn)生幾分之一波長的 光程變化,設振動的瞬時振幅為Ii,則參考波前為 被測波面的波前為 式(2)和式(3)中,a為參考波前的振幅;b為被測波前的振幅;L是參考面和被測 面到合束鏡的距離;W(x,y)是被測波面;k為波矢量,k = λ /2 π。當兩束光波相遇后呈現(xiàn)明暗交替條紋現(xiàn)象即產(chǎn)生干涉,干涉條紋的光強分布為I(x, y, Ii) = a2+b2+2abcos2k[W(χ, y) -Ii] (4)上式中I(x,y, Ii)是Ii的余弦函數(shù),用傅立葉級數(shù)可表示為I (χ, y, Ii) = a0+a1cos2kli+b1sin2kli (5)式中a(l是傅氏級數(shù)的直流項Ppb1分別是傅氏級數(shù)基波分量的系數(shù)。將式(4)的 三角函數(shù)展開I(x, y, Ii) = (a2+b2)+2abcos2kff(x, y) cos2kli+2absin2kff (χ, y)sin2kli(6)比較 式(5)和(6)可得
I由上式可以看出,被測表面的面形是由傅立葉系數(shù)的比值求得
W(x,y) = —aTctan-^-
2k (8)由于式(7)中存在三個未知量a,b,W(χ, y),因此從方程中解出W(x,y)至少需要 采集三幅干涉圖。對每一點(X,y)的傅立葉級數(shù)的系數(shù),還可以用三角函數(shù)的正交性求得 為了便于實際的抽樣檢測,用和式代替積分,有 式中,η為參考反射鏡振動一個周期中的抽樣點數(shù)。于是,式(8)變?yōu)?
為了討論方便,此處設相位值Φ (x,y) = 2kff(x,y)。特殊地,取四步移相,即η = 4,使2鋱=0,|,雙,¥則 由于式(12)中含有減法和除法,干涉場中的固定噪聲和面陣探測器的不一致性 影響可以自動消除,這是相移干涉技術的一大優(yōu)點。公式(11)中求出的W(x,y)還不能正 確的表示被測物表面的相位信息,因為由干涉條紋的周期性可知,任何大于+ η小于-η的 相位值都將被截斷在此區(qū)間+η]之內(nèi),相位恢復是所有基于相位測量技術所面臨的 共同問題。本發(fā)明所使用的相移技術可以是時間相移,同時也可以是空間相移,相移干涉測 量是以光波波長為單位來計量的,不同的相移技術達到的相移精度不同,從計算時間和精 度綜合考慮,本發(fā)明采用五步相移,即計算機發(fā)出控制信號至驅(qū)動電源去驅(qū)動壓電陶瓷晶 體的形變,由此帶動參考反射鏡在相對于分束棱鏡的方向上移動。采用五步相移方法,能夠 較好的測量芯片表面離面位移,精度可以達到λ/20。溫控系統(tǒng)為加熱箱。被測試件即集成電路試件放置在該加熱箱的內(nèi)部。溫控系統(tǒng) 給集成電路試件施加的是溫度應力可以是恒加溫度應力、序加溫度應力、或步加溫度應力 等。由于序加應力隨時間的曲線為一條上傾斜的直線,整個溫度變化過程中始終保持同一 曲率,因而具有高效率、成本低等優(yōu)點,本發(fā)明優(yōu)選實施例中,溫控系統(tǒng)給集成電路試件施 加的是序進的加速溫度應力。步驟二、測試五步位移的光強,并通過下述公式求解出集成電路試件表面的任一 點的包裹相位值公(U)
爐(χ,力=^·你,少W4(U)_}(13)
Sina 2/3 (x, y) -15 (χ, y) -11 (χ, y)式中,五步相移的相位調(diào)制分別_2α,-α ,0, α ,2α , α為每步相移量,IiG = 1, 2,3,4,5)為每步的光強;之后再進行解包裹運算,得到真實的相位值識(1,力。相位調(diào)制技術無論是相移調(diào)制還是傅立葉變換法所求得的相位包裹值都是通過
8反正切函數(shù)求得而來,故其相位值始終在-π /2 + π /2之間,與實際相位值存在著2 π整 數(shù)倍的差值,必須對其進行相位解包裹使其恢復原值,才能通過正確的真實的相位值求出 相關的信息。理想的相位解包裹(PhaseUnwrapping)可以通過Takeda提出的行列逐點算法 來實現(xiàn),但是在測量過程中由于不可避免噪聲問題會使測量值中引入噪聲點,使用行列解 包裹時,在噪聲點處解包裹將產(chǎn)生誤差,并且隨著解包裹的逐步展開會將噪聲點帶來的誤 差按行或者列依次傳遞下去,從而造成全局誤差,在相位解包裹圖的結果中將出現(xiàn)“拉線” 現(xiàn)象。因此,為了消除拉線現(xiàn)象,人們在行列解包裹算法的基礎上進行了很多算法研究如 謝捷如,崔海華針對傳統(tǒng)枝切截斷相位解纏算法受殘差檢測理論缺陷的影響,在總結枝切 截斷法和質(zhì)量圖導向法基礎上,提出調(diào)制度預處理,對于一些背景噪聲嚴重的情況,調(diào)制度 預處理的方法提高了相位解纏的魯棒性;楊亞良,吳蘭提出基于傅里葉變換的確定性相位 解包裹算法是一種與路徑無關、去噪快速、高精度相位解包裹方法。這些算法雖然在一定程 度上對相位解包裹有很大的改進,但是大多都是針對某一種特定噪聲源或者噪聲區(qū)域大小 而解決,同時存在算法繁雜、計算量大的特點,局限在于只適合某種單一情況,不具備普遍 性。上述各種算法在解包裹時都是解包裹相位時先找出誤差點后去除誤差點或者繞過誤差 點進行包裹算法,存在一個計算繁雜問題,本發(fā)明通過分析誤差傳遞的原因,給出了一種簡 單省時的算法,先用行列解包裹算法解出含誤差的包裹相位圖,然后在此基礎上通過比較 相鄰行之間的相位差值,對相位誤差點進行校正,消除“拉線”現(xiàn)象,成功恢復相位值,以下 對行列解包裹原理進行簡單闡述。由(11)和(12)計算可知相位分布Φ (x,y)都是被截斷在反正切函數(shù)的主值區(qū)間 /2,+ π/2]內(nèi),根據(jù)⑶可以將其擴展到[_π,+ 3ι]內(nèi),在此基礎上設法恢復出丟失掉
的整數(shù)倍的信息即得到真實相位值。相位解包裹是以相位包裹圖中任一點有意義和相 鄰像素點滿足Nyquist采樣定律兩點為前提的。相位解包裹是利用波面空間分布特性,對 于連續(xù)波面,只要兩個相鄰點的距離足夠小,兩點之間的相位差就將小于η,由此就可以根 據(jù)兩相鄰測點之間的相位差值判斷是否丟失了 2π整數(shù)倍相位。設灼(U,) (i = 1,2,……Ny),為直接測量出的相位值,相位展開可按行列進行i、在χ方向計算兩相鄰像素點的相位差 上式中i = l,2,……Nx-I, j = 1,2,……Ny。Ny和Nx為采樣點數(shù)。i i、在χ方向進行解包裹令相位校正量n(Xl,Y1) = 0,其他各點的校正量為

上式中i = l,2,……Nx-I, j = 1,2,……Ny。 校正以后的相位為
上式中i = l,2,……Nx, j = 1,2,……Ny。iii、y方向上i = 1列上計算相鄰測點間的相位差 上式中j = l,2,……Ny-I。在y方向上對每一行的相位進行整體校正令相位校正量m(Xl,Yl) = 0,其他各行 的校正量為
「肌 O丨,(\δ\-π) 上式中j = l,2,……Ny。則校正后的相位為 上式中i = l,2,……Nx, j = 1,2,……Ny。以上相位展開方法中是以(Xl,Yl)為起始點,在實際相位解包裹中可以任意選一 點作為起始端點,即可得到真實相位值。上述所采用的行列解包裹算法是只能在理想相位包裹圖(無噪聲點)情況下才 能正確恢復相位信息,而在實際的測量中由于光噪聲、相移誤差、電噪聲、環(huán)境干擾、CCD線 性誤差等或多或少的會在測量中引入誤差,造成個別點或者個別小的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)殘差點, 即本應處于同一級的干涉點卻出現(xiàn)相位跳躍,而不同級之間卻沒有跳躍的點,在這些殘差 點或者殘差區(qū)間進行行列解包裹時就會出現(xiàn)誤差,無法得到正確的η或者m值,又由于行 列解包裹算法中后一點的值是在前一點的值基礎上進行計算的,所以當有一誤差點經(jīng)過解 包裹時其產(chǎn)生的誤差會在相鄰列逐行傳遞下去,并且會有累積效應,在真實相位圖上會出 現(xiàn)一條狀誤差帶即“拉線”現(xiàn)象。包裹相位圖的誤差點是由于干涉測量中引入的噪聲造成, 無論條件如何改善,噪聲始終存在,誤差是不可避免的,因此必須找出一種簡單可行的算法 正確恢復相位分布信息。本方法采用傳統(tǒng)的行列解包裹后再校正的方法恢復真實相位值, 并不對相位包裹圖進行路徑選擇和區(qū)域劃分,降低了算法的繁瑣。通過對拉線產(chǎn)生原因的 分析后可知拉線產(chǎn)生是由于拉線的起始端點即殘差點經(jīng)過相位解包裹后,解包裹值與其真 實相位值相比增加或者減少2 π所造成,隨著誤差的傳遞,其處于同一行的后面像素點相 位值也相應的相對于真實相位值增加或者減少2 π,與此行相鄰的行即上下行之間相比出 現(xiàn)了 的跳躍從而形成鮮明對比,產(chǎn)生“拉線”現(xiàn)象。為了解出正確相位值,步驟2)的 圖像處理過程還包括解包裹后的校正步驟。采取對解包裹后的真實相位值進行校準,根據(jù) 空間波面分布特性,相鄰點的相位值應該小于η,因此對解包裹所得的真實相位值進行同 列相鄰行逐次比較,當相位值差超過一個閾值時就在躍變點值上加或者減去2 π,本發(fā)明優(yōu) 選實施例在具體算法編寫時先進行傳統(tǒng)的行列解包裹算法,以包裹圖左上角第一點為基點 按照式(16)到(19)中的算法實現(xiàn)含有誤差的解包裹相位,然后在解包裹圖基礎上后按照 同一列后一像素點值減去前一像素點的值逐次比較,當差值超過設定閾值時(閾值通常為0. 5-0. 9之間),在后一值基礎上加或者減去2 π,其數(shù)學表達式如下 (20)式中Υ(χ,>0為校正后的真實相位值,樹χ,_y)為傳統(tǒng)解包裹后的相位值,上式 就是通過比較相鄰行后進行校正的數(shù)學表達式,h為閾值,一般為0. 5-0. 9之間,本發(fā)明設 定h為0. 6進行校正。圖3為一幅現(xiàn)成的成像物鏡經(jīng)過五步相移后所得的包裹相位圖,圖4 為圖3的按行列解包裹相位所得的解包裹相位圖,圖5為根據(jù)上述的校正思想進行校正后 的真實相位圖,可以看出校正效果較好。步驟三、成功恢復包裹圖的相位信息后根據(jù)下述公式得出離面位置值,結合溫度
施加過程得出離面位移與溫度的曲線關系, 其中As(X,y)為任意一點的離面位移值,λ為激光波長、樹X,力為解包裹相位圖 中任一點的相位值即真實相位值(若采用了上述公式(20)的校正方法,則此處的相位值也 可采用校正后的相位值進行替代)。步驟四、根據(jù)離面位移與溫度的曲線關系便判斷集成電路試件的可靠性,即離面 位移隨溫度變化小(曲線曲率變化平穩(wěn)),則該集成電路試件的熱穩(wěn)定性好,可靠性高,壽 命長;反之,離面位移隨溫度變化大(曲線曲率變化大),則該集成電路試件的熱穩(wěn)定性差, 可靠性低,壽命短。為了能夠進一步將分析所得離面位移參數(shù),使其能夠推算出該集成電路試件的具 體工作壽命時間,步驟4還包括有如下步驟即①擬合離面位移Δ S隨溫度T變化的規(guī)律曲線,即獲得In ( Δ S/T2S0)和-1/T曲線 如下 其中A' = A/S0, A為一常數(shù)值,S0為芯片表面初始位移值,Δ S為離面位移值,T 為測試時的溫度,k波爾茲曼常數(shù),j為電流密度,V為工作電壓值,η為電流密度冪指數(shù)因 子,m為電壓冪指數(shù)因子,Q為失效激活能,β為溫度變化率;上述曲線即為失效機理一致判 別曲線,該曲線的拐點位置為失效機理變化的溫度點,由此即可得出失效機理一致的溫度 范圍。②通過下式提取出在失效機理一致的溫度范圍內(nèi)集成電路試件的失效激活能;
其中,T1 T2和T3 T4為同一失效機理下的兩個不同的時間段,AS1為T1 T2區(qū)間內(nèi)的離面位移,AS2為T3 T4區(qū)間段內(nèi)的離面位移,S1為芯片表面T1時的位移值,S2 為芯片表面T2時的位移值,Q為失效激活能,k波爾茲曼常數(shù),T為測試時的溫度。在對集成電路試件的失效激活能進行提取時,還包括根據(jù)離面位于數(shù)據(jù)對失效機 理進行判別,保證集成電路試件在所施加的溫度應力條件下失效機理與常溫工作條件的失 效機理一致的步驟。③將上述求出的失效激活能代入下述壽命預測模型,即 得出不同溫度Ti條件下集成電路試件的工作壽命τ,其中T' i T' 2溫度范圍 內(nèi)集成電路的失效機理與常溫工作環(huán)境溫度Ti的失效機理一致,Q為失效激活能,β為溫 度變化率,k為波爾茲曼常數(shù),T為測試時的溫度。
權利要求
基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方法,其特征是包括如下步驟1)建立一套基于相移電子散斑技術的光學測試平臺,并將集成電路試件放置在搭建好的光學測試平臺上,利用溫控系統(tǒng)給集成電路試件施加序進的溫度應力,同時給試件施加正常水平的恒定電應力;2)測試五步位移的光強,并通過下述公式求解出集成電路試件表面的任一點的包裹相位值式中,五步相移的相位調(diào)制分別 2α, α,0,α,2α,α為每步相移量,Ii(i=1,2,3,4,5)為每步的光強;之后再進行解包裹運算,得到真實的相位值3)根據(jù)下述公式得出離面位移值式中,Δs(x,y)為任意一點的離面位移值,為解包裹后的真實相位值,λ為激光波長;4)結合溫度施加過程得出離面位移與溫度的曲線關系,由此判斷集成電路試件的壽命長短。FSA00000194062500011.tif,FSA00000194062500012.tif,FSA00000194062500013.tif,FSA00000194062500014.tif,FSA00000194062500015.tif
2.根據(jù)權利要求1所述的基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方法, 其特征在于所述步驟4)還包括下述預測集成電路試件的具體工作壽命的過程①根據(jù)所得離面位移數(shù)據(jù),擬合lriQS/T2。和-1/T曲線,即 其中A' = A/S0, A為一常數(shù)值,S0為芯片表面初始位移值,A S為離面位移值,T為測 試時的溫度,k波爾茲曼常數(shù),j為電流密度,V為工作電壓值,n為電流密度冪指數(shù)因子, m為電壓冪指數(shù)因子,Q為失效激活能,0為溫度變化率;上述曲線即為失效機理一致判別 曲線,該曲線的拐點位置為失效機理變化的溫度點,由此即可得出失效機理一致的溫度范 圍;②通過下式提取出在失效機理一致的溫度范圍內(nèi)集成電路試件的失效激活能; 其中, T2和T3 T4為同一失效機理下的兩個不同的時間段,ASi為 T2區(qū)間 內(nèi)的離面位移,AS2為T3 T4區(qū)間段內(nèi)的離面位移,Si為芯片表面時的位移值,S2為芯 片表面T3時的位移值,Q為失效激活能,k波爾茲曼常數(shù),T為測試時的溫度。③將上述求出的失效激活能代入下述壽命預測模型,即 得出不同溫度條件下集成電路試件的工作壽命t,其中T' i T' 2溫度范圍內(nèi)集 成電路的失效機理與常溫工作環(huán)境溫度的失效機理一致,Q為失效激活能,0為溫度變 化率,k為波爾茲曼常數(shù),T為測試時的溫度。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方 法,其特征在于所述溫控系統(tǒng)為加熱箱,集成電路試件放置在該加熱箱的內(nèi)部。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方 法,其特征在于所述光學測試平臺為泰曼一格林干涉儀。
5.根據(jù)權利要求2所述的基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方法, 其特征在于所述步驟②中,在對集成電路試件的失效激活能進行提取時,還包括根據(jù)離面 位于數(shù)據(jù)對失效機理進行判別,保證集成電路試件在所施加的溫度應力條件下失效機理與 常溫工作條件的失效機理一致的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于相移電子散斑干涉技術預測集成電路工作壽命的方法,通過相移電子散斑干涉技術,測量集成電路試件封裝表面在溫度加速壽命試驗下的封裝表面離面位移變化規(guī)律,確定失效點,并根據(jù)失效點離面位移量和溫度曲線關系計算失效激活能,最后根據(jù)建立的壽命預測模型對其壽命進行預測。該方法可在測量集成電路試件芯片表面位移的同時測量整個表面的信息,并可實現(xiàn)在線連續(xù)檢測,同時測量更加準確。
文檔編號G01B11/02GK101893683SQ201010229048
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權日2010年7月15日
發(fā)明者宋美杰, 張麗娟, 熊顯名, 范剛, 袁縱橫 申請人:桂林電子科技大學
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