相關(guān)申請

本申請要求于2015年10月22日提交的美國臨時申請序號no.62/245,042的優(yōu)先權(quán)。

本發(fā)明屬于ic診斷領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明是關(guān)于通過實施原位解封裝而改善用于定位的時間。

背景技術(shù)：

如果需要對包封的集成電路(ic)進(jìn)行分析，則大多數(shù)的電氣故障定位技術(shù)、諸如微光顯微鏡(通常稱作emmi)、激光掃描顯微鏡、obirch或tiva需要移除表面材料。一個例外是鎖相熱成像術(shù)(lock-inthermography)，其允許檢測包封ic表面處表示電氣缺陷位置的x、y、z起始點的熱斑。然而，同樣利用鎖相熱成像技術(shù)，一些時候接近包封表面的厚材料傾向使得熱信號散發(fā)并且因而影響以高空間分辨率定位的能力。

執(zhí)行半導(dǎo)體包封部的激光解封裝的獨立系統(tǒng)已經(jīng)可得到并且在業(yè)內(nèi)眾所周知。存在可得到的商用模型，諸如來自controllasercorp.公司的falit或來自nisenetechnologygroup,inc.公司的jetetchpro。這些系統(tǒng)能夠移除大量的包封材料但是在專用的腔室中作為單用途系統(tǒng)。

對于傳統(tǒng)的電氣故障分析或故障隔離系統(tǒng)而言，激光標(biāo)記能力也已作為集成的選項可用。這樣的選項用于通過在半導(dǎo)體包封部的表面上蝕刻單個點激光標(biāo)記的圖案而在該表面上留出一組物理標(biāo)記。hamamatsuphotonics公司在它們的phemos-1000電氣故障分析系統(tǒng)上提供了這種選項，dcgsystems,inc.公司在其elite鎖相熱成像系統(tǒng)上也提供了這種選項。

存在可用于移除半導(dǎo)體包封材料的其它技術(shù)，諸如聚焦離子束(fib)、等離子體fib、化學(xué)蝕刻或機(jī)械拋光。然而，所有這些技術(shù)需要真空環(huán)境或是嚴(yán)格受控的環(huán)境腔以用于處理正被移除的材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的以下概述被包括以便提供本發(fā)明的一些方面和特征的基本理解。該概述并非是本發(fā)明的廣泛綜述并且如此其并非意在特別是識別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元件或是描繪本發(fā)明的范圍。其僅有的目的是以簡單的形式將本發(fā)明的一些構(gòu)思展現(xiàn)為對于以下所展現(xiàn)的更詳細(xì)說明的前序。

各種公開的實施例使得能夠?qū)崿F(xiàn)包封ic的原位解封裝以便能夠進(jìn)一步地將缺陷定位。

所公開的實施例還提供了一種系統(tǒng)，其用于包封ic的原位解封裝以便能夠進(jìn)一步地將缺陷定位。

ir相機(jī)用于將ic成像以識別熱斑。ir相機(jī)的物鏡被移除并且激光光學(xué)件插入所述系統(tǒng)的光學(xué)軸線中。激光然后用于在光學(xué)軸線周圍的限定區(qū)域中燒蝕封裝部。在一些實施例中，ir相機(jī)信號的相位用于估算ic內(nèi)缺陷的深度。燒蝕速率被優(yōu)先確定并且與估算的深度一起用于確定時控的燒蝕階段。在一些實施例中，ir相機(jī)然后能用于獲得另一成像，在該成像中關(guān)于噪聲比的信號將由于移除的封裝部而被改善，并且然后使用相位信息以提供改善的深度估算以及可選地執(zhí)行進(jìn)一步時控的燒蝕。

如本文中所公開的，集成系統(tǒng)包括ir相機(jī)和燒蝕性激光，所述激光具有被調(diào)諧以將封裝材料燒蝕的波長。既用于ir相機(jī)又用于燒蝕性激光的物鏡光學(xué)件安裝在單個回轉(zhuǎn)頭上，以使得該回轉(zhuǎn)頭的旋轉(zhuǎn)能將任一物鏡光學(xué)件放置在試樣上同一點的上方?？刂破鞑僮飨到y(tǒng)以獲得試樣的ir成像以定位試樣內(nèi)的缺陷，包括缺陷深度估算。所述深度估算用于確定所需的燒蝕量。在一個示例中，深度估算被轉(zhuǎn)換至激光的燒蝕時間。在其它實施例中，也可包括可視光相機(jī)和光學(xué)件，以便獲得試樣的可視化成像。

所公開的實施例包括一種用于測試和解封裝ic的系統(tǒng)，其包括：用于支承ic的試樣臺；熱成像相機(jī)，其配置成檢測由ic中潛在缺陷所引起的熱斑的位置；400nm至900nm的波長的激光源；第一光學(xué)結(jié)構(gòu)，其配置成使得熱成像相機(jī)能夠?qū)c成像，所述熱成像表示ic中熱斑的位置；第二光學(xué)結(jié)構(gòu)，其配置成將來自激光源的激光束聚焦到ic上；以及掃描器，其配置成對試樣臺供能以便將激光源遍布被選擇的ic區(qū)域地掃描。所述激光源可為脈沖式激光源?？稍O(shè)置光學(xué)回轉(zhuǎn)頭，第一光學(xué)結(jié)構(gòu)和第二光學(xué)結(jié)構(gòu)貼附在所述光學(xué)回轉(zhuǎn)頭上?？刂破鹘邮諄碜詉r相機(jī)的熱成像并且輸出針對缺陷的深度估算?？刂破鲗ι疃裙浪悴僮饕援a(chǎn)生用于激光燒蝕的操作時間并且根據(jù)所述操作時間對激光操作。附加地，護(hù)罩被設(shè)置并流體地連接至泵，并配置成泵送噴濺的封裝材料。噴嘴可配置成將氣體射流噴射到ic上以將封裝材料從解封裝孔噴出。

所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包括光學(xué)臺，并且所述第一光學(xué)結(jié)構(gòu)和第二光學(xué)結(jié)構(gòu)耦接至所述光學(xué)臺；所述光學(xué)臺可包括z形臺。所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包括可視光物鏡和可視光相機(jī)以將解封裝部成像。選擇光學(xué)元件可用于將收集的光偏轉(zhuǎn)至熱成像相機(jī)或可視光相機(jī)。選擇光學(xué)元件可包括反射鏡。

所公開的實施例還提供了一種用于識別ic中缺陷的方法，所述方法包括：向所述ic施加測試信號；使用第一組光學(xué)件收集來自ic的ir輻射；使用ir相機(jī)以將所述ir輻射成像并且產(chǎn)生ic的熱成像；使用所述熱成像以描繪ic待被解封裝的區(qū)域；以及使用第二組光學(xué)件以將激光束聚焦到所描繪的區(qū)域上并且僅從描繪的區(qū)域移除封裝材料。所述方法可進(jìn)一步包括在移除所述封裝材料后使用可視光物鏡以對所描繪的區(qū)域成像。所述測試信號可包括電測試信號或熱測試信號。所述方法可包括遍布所描繪區(qū)域地將激光束光柵化。所述方法可進(jìn)一步包括在完成移除封裝材料后產(chǎn)生ic的第二熱成像。移除封裝材料可根據(jù)預(yù)設(shè)的時間長度執(zhí)行。在一些實施例中，所述預(yù)設(shè)的時間長度通過以下步驟計算：對ir相機(jī)提供同步信號以將ir信號與測試信號關(guān)聯(lián)；使用所述ir信號以獲得ir信號的相位數(shù)據(jù)；使用所述相位數(shù)據(jù)以估算ic內(nèi)缺陷的深度，使用深度估算以計算所述時間長度。

附圖說明

被結(jié)合進(jìn)該說明書中并構(gòu)成說明書一部分的所附附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且連同說明書一起用于解釋和圖示本發(fā)明的原理。附圖意在以示意性方式圖示示例性實施例的主要特征。附圖并非意在繪示實際實施例的每個特征也并非意在所繪示元件的相對尺寸，并且并非按比例繪制。

圖1a圖示了處于定位模式的用于原位解封裝操作的系統(tǒng)的實施例，而圖1b圖示了處于解封裝模式的用于原位解封裝操作的系統(tǒng)的實施例；

圖1c圖示了用于原位解封裝并且包括可視光顯微鏡的系統(tǒng)的實施例。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例使用基于激光的解封裝或材料延緩技術(shù)，被集成到諸如emmi、obirch、磁成像或鎖相熱成像系統(tǒng)的電氣故障定位系統(tǒng)中。由于熱成像技術(shù)允許通過幾乎任何包封材料快速地確定熱斑，所以用戶能在包封部的表面上限定小區(qū)域以解封裝，并且然后集中在隨后的分析上。而且，鎖相熱成像術(shù)用于估算試樣內(nèi)缺陷的深度。原位激光解封裝能力然后可從限制的區(qū)域移除特定預(yù)設(shè)量的包封材料，該區(qū)域通常是小于幾百個平方微米并且具有足以移除高達(dá)80％或90％的表面材料或者甚至移除100％表面材料的深度。待移除的量可使用ir成像的相位估算，并且將深度估算轉(zhuǎn)換成激光操作時間。通過多位置的光學(xué)鏡頭回轉(zhuǎn)頭將激光解封裝能力集成在系統(tǒng)上，從而用戶能在用于其它電氣故障隔離技術(shù)以及激光解封裝能力的光學(xué)鏡頭之間移動而不移動試樣，從而總是集中在所感興趣的區(qū)域。

在已移除特定量的表面包封材料后，用戶可或是重新運行另一鎖相熱成像分析，該鎖相熱成像分析將具有對噪聲比更好的信號并且提供更高的熱斑空間分辨率是由于更小的包封材料將防止熱量在到達(dá)包封表面之前散發(fā)；或是采用另一分析技術(shù)，諸如obirch、emmi或磁成像，該分析技術(shù)否則不會在不移除表面包封材料或是定位能力會嚴(yán)重受限的情況下工作。

包封部被移除的表面通常不具有能用于對待變薄或移除的準(zhǔn)確位置進(jìn)行參照的圖案。因此，移除包封材料的當(dāng)前方法學(xué)是遍布封裝部整個表面地執(zhí)行該移除。該過程不僅相比于所需能占用更長時間而且還冒著損傷試樣的風(fēng)險，是由于在解封裝之前可能不會充分地已知諸如在包封部以內(nèi)引線接合的芯片布局。

本發(fā)明的實施例提供如下能力，即緊接在已定位缺陷位置之后不從光學(xué)視角中心移除或甚至移動試樣地對包封材料表面的極其受限的區(qū)域解封裝。因此，在一些實施例中，消除了對待解封裝區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記的要求。而是，光學(xué)軸線被假設(shè)為指明待解封裝區(qū)域的中心，并且光學(xué)軸線周圍的限定半徑或區(qū)域被限定為待解封裝的區(qū)域。

待移除的材料可為諸如鋁或銅的金屬板，或者為諸如模制復(fù)合物的其它包封材料，或硅材料。開口的區(qū)域可從小于10平方微米變化至1平方毫米，深度范圍在幾個微米至超過500微米之間。深度控制的終點可通過在預(yù)設(shè)蝕刻時間段內(nèi)已知的蝕刻速率而精確地設(shè)定。例如，檢索表可預(yù)先產(chǎn)生，其對每種材料提供激光的蝕刻或燒蝕速率。然后，通過使用缺陷的深度估算，所述檢索表可用于確定對激光進(jìn)行操作的時間量。

所公開實施例的優(yōu)點包括防止損傷ic以內(nèi)的部件以及顯著地減少了總體時間以獲得最精確和高分辨率的缺陷定位。取決于條件，節(jié)約的時間可為每個試樣幾個小時至超過半天。附加地，由于僅僅部分的封裝部被移除，因此封裝部的熱傳導(dǎo)功能并不降低，從而ic可被供能以用于測試。而且，使用鎖相熱成像深度估算可精確地計算解封裝的終點。

所述激光源可為單次射擊、連續(xù)的(1hz)或猝發(fā)(例如以5hz的頻率10秒)激光器。使用例如50倍物鏡切割尺寸可高達(dá)50微米乘50微米。如果更大的區(qū)域需要被解封裝，則能通過或是移動試樣臺或是使激光束偏轉(zhuǎn)或是通過以上二者來使用光柵化過程。移除的深度可取決于材料的類型、激光源的功率設(shè)定、重現(xiàn)率、縱橫比(例如3:1的孔徑對深度，例如50微米直徑可針對15至20微米的深度)等等。

根據(jù)所公開的實施例，設(shè)置器件以避免對試樣、鏡頭和操縱器的污染。設(shè)置真空排放系統(tǒng)以移除被解封裝的材料。在其它實施例中，提供氣體射流以協(xié)助移除來自解封裝區(qū)域內(nèi)的材料。

圖1a和圖1b圖示了集成系統(tǒng)的實施例。圖1a圖示了處于定位模式的用于原位解封裝操作的系統(tǒng)的實施例，而圖1b圖示了該系統(tǒng)以解封裝模式操作。所述系統(tǒng)在控制器101、例如合適編程的pc的控制下操作。在圖1a和圖1b中，試樣ic100定位在試樣臺105上。光學(xué)臺110包括z形臺以有助于將各個物鏡聚焦到ic100上。在圖1a所示的操作模式中，測試信號115可被施加至ic。響應(yīng)于所述測試信號115，ic100以內(nèi)的故障電路元件將發(fā)熱。熱量將散布至ic100的封裝部的表面。在該時間期間，使用ir相機(jī)120通過物鏡124或126其中之一對ic成像。來自相機(jī)120的成像可用于確定缺陷的近似空間位置。在一些實施例中，提供同步信號以時間上將ir成像與測試信號相關(guān)聯(lián)，藉此執(zhí)行鎖相熱成像術(shù)并且使得能夠估算缺陷的深度。

盡管在圖1a的實施例中施加電測試信號，但是在其它實施例中可施加不同的測試信號。例如，所述測試信號可為施加至試樣的熱信號，并且ir成像象征通過試樣的熱信號的傳播。在其它實施例中，照明束、例如激光束可用于激發(fā)試樣上的特定位置并且ir成像可用于研究通過試樣的該激發(fā)、例如熱激發(fā)的傳播。在任一情況下，加熱的時機(jī)可時間上與ir成像相關(guān)聯(lián)以獲得缺陷深度估算。

物鏡124和126連同激光光學(xué)件128一起附接至鏡頭回轉(zhuǎn)頭125。回轉(zhuǎn)頭125是可旋轉(zhuǎn)的以將不同的物鏡沿系統(tǒng)的光學(xué)軸線129放置。當(dāng)熱斑已在ir成像中被識別時，試樣臺105可被啟動以將熱斑的中心放置成與光學(xué)軸線129對齊。測試信號115可被停止，并且所述系統(tǒng)可采取通過圖1b所例示的解封裝的操作模式。具體地，回轉(zhuǎn)頭被轉(zhuǎn)動以便將激光光學(xué)件128放置在光學(xué)軸線位置處。然后激光源130被供能以燒蝕與光學(xué)軸線對齊的封裝材料。具體地，試樣臺105可由控制器101供能以產(chǎn)生激光束遍布所選擇的試樣區(qū)域的掃描。在大多數(shù)情況下，移動試樣臺會提供充分精確的掃描控制。如果需要更佳的精確度，那么激光束也可被使用例如光束傾斜機(jī)構(gòu)(例如聲光偏轉(zhuǎn)器-aod、傾斜鏡等)掃描以燒蝕預(yù)先指定的區(qū)域。例如，可指定50微米的直徑，并且掃描機(jī)構(gòu)被操作以對激光束掃描以通過或是移動樣品臺或是移動激光束或是移動以上二者來燒蝕光學(xué)軸線周圍直徑50微米的區(qū)域。當(dāng)然，如果優(yōu)選的，掃描機(jī)構(gòu)也可用于燒蝕一方形或矩形區(qū)域，其中心處于光學(xué)軸線處。這確保了燒蝕區(qū)域其中心處于缺陷所預(yù)測處。

當(dāng)ir成像在時間上與測試信號相關(guān)聯(lián)、即以鎖相模式操作時，可跟隨以下過程。首先，使用激光蝕刻或燒蝕各種封裝和壓模材料，并且蝕刻或燒蝕速率被記錄。例如，檢索表可儲存在控制器101中，與針對每種材料的蝕刻速率相關(guān)。然后，在測試操作期間，鎖相熱成像術(shù)使用ir成像信號的相位以產(chǎn)生試樣內(nèi)缺陷的估算深度。使用深度估算、與封裝材料有關(guān)的信息、以及所記錄的針對那種封裝材料的蝕刻速率，計算總的蝕刻時間以提供用于激光的時控終點。然后根據(jù)計算的蝕刻時間操作激光并且當(dāng)達(dá)到時控終點時停止蝕刻。

在圖1a和圖1b中還示出了可選的護(hù)罩140和泵145，用于排空噴濺的材料。在解封裝模式期間啟動所述泵以移除正被激光束燒蝕的任何封裝材料。附加地，可選的噴嘴150提供氣體流、例如空氣或氬氣流，所述氣體流將噴濺的材料從正由激光束所挖掘的孔內(nèi)移除。隨著所述材料通過氣體流從所述孔移除，所述材料被吸入護(hù)罩140中并從所述系統(tǒng)的工作區(qū)域移除。

圖1c圖示了包括可視光顯微鏡的用于原位解封裝的系統(tǒng)的實施例。具體地，在該實施例中，選擇光學(xué)元件121用于將收集的光朝著ir相機(jī)120或可視光相機(jī)122偏轉(zhuǎn)。所述選擇光學(xué)元件121可例如為傾斜鏡，諸如在單反鏡頭(slr)相機(jī)中使用的反射鏡。還有，回轉(zhuǎn)頭125包括可視光物鏡123。在該實施例中，預(yù)設(shè)時間被選擇用于激光128的燒蝕操作。一旦激光完成時控的燒蝕，激光光學(xué)件就從光學(xué)軸線移除并且可視光物鏡被插入到光學(xué)軸線中。然后獲取燒蝕區(qū)域的成像以檢查是否已移除充足的材料。如果沒有移除充足的材料，則激光可用于進(jìn)一步燒蝕封裝部?？商娲鼗蚋郊拥兀刹迦雐r光學(xué)件并且另一ir成像可被獲取以獲得更好的缺陷定位。顯著地，由于更少的材料現(xiàn)在處于缺陷上方，所以對ir成像的噪聲比的信號將更好，引起更好的缺陷定位。

應(yīng)理解的是本文所描述的過程和技術(shù)并非固有地與任何特別的設(shè)備有關(guān)，并且可通過組件的任意合適的組合而實施。另外，各種類型的通用目的裝置可依照本文所描述的教導(dǎo)使用。還可證實有利的是構(gòu)造專門的設(shè)備以執(zhí)行本文所描述的方法步驟。

本發(fā)明已關(guān)于特定示例進(jìn)行了描述，所述示例意在所有方面是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是硬件、軟件和固件的許多不同組合將適合于實踐本發(fā)明。此外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，從考慮本文公開的本發(fā)明的說明和實踐出發(fā)，本發(fā)明的其它實施方式將是顯而易見的。其意在的是說明和示例被認(rèn)為僅僅是示例性的，本發(fā)明的真實范圍和精神通過以下權(quán)利要求表示。