CN108387591A - 一种半导体器件的失效分析方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种半导体器件的失效分析方法及其设备,该方法包括以下步骤:S1:对半导体器件进行失效位置分析确认失效信息;S2:确认目标位置的观测对象包括单个对象还是多个对象;S3:如确定观测对象包括单个对象,则检测单个对象的X和Y方向边界尺寸和方向;S4:如确定观测对象包括多个对象确认观测单个对象,检测单个对象的X和Y方向边界尺寸和方向;选择对应单个对象的电路布局图,根据检测到的边界尺寸和方向,对单个对象的观测画面与其电路布局图进行匹配,使单个对象在观测画面上各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。该方法可将观测画面的位置与实际电路布局图上的位置匹配,快速找到观测对象目标,提高了失效分析效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体可靠性分析领域,更具体地说,涉及一种半导体器件的失效分析方法及其设备。
背景技术
半导体元器件结构复杂,检查失效分析的主要手段有光学显微镜检查、扫描电子显微镜检查分析、IR、X-射线检查和C-SAM等。结构复杂的半导体芯片,其电路元件的数目很多,电路元件都是微米尺寸的微米单元或者甚至更小的纳米单元。
在一般失效分析中,技术人员从测试中得到失效信息,再去半导体芯片实物上去分析观测失效部分,进而找出失效原因。一般需要技术人员预先根据半导体芯片的布局图去确认好失效连接元件的位置,再使用必要的检测分析仪器观测相应位置。但是在集成电路中,如果没有电路布局图为指导,很难识别各个电路元件。
以导电连接元件为例,数目非常多,连接元件的尺寸在微米级别,间隔也在微米级别,数目多达上千个,各个连接原件相貌大小都很相似,如果没有位置参考,无法准确的定位目标观测对象。
在X-射线检测分析设备中,也会将半导体芯片倾斜一定角度去观测,在这种情况下,各个元件的透射衬度所形成的形貌会拉长或缩短。如果原来已经锁定的目标元件的像会与旁边的其他元件的像发生不同程度的重叠,无法准确的定位目标观测对象。
另外,在对这些导电连接元件使用光学显微镜观测时,如果在较小的倍率下,找到目标观测对象时,然后再放大观测,这时如果稍微移动一下半导体芯片的位置,目标观测对象就无法准确找到,因为视场中的各个连接元件都形貌大小相似,如果没有位置参考,无法准确的定位目标观测对象。
因此,在现有技术中使用各个检查观测设备很难于快速的找到准确的失效元件位置。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题,提供一种半导体器件的失效分析方法及其设备。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现:
一种半导体器件的失效分析方法,该方法包括以下步骤:
S1:对所述半导体器件进行失效位置分析,确认此失效分析的元件和位置失效信息;
S2:确认观测对象是包括单个对象还是多个对象;
S3:如确定所述观测对象包括单个对象,则检测所述单个对象的X和Y方向边界尺寸和方向;
S4:如确定所述观测对象包括多个对象,确认观测单个对象,检测所述单个对象的X和Y方向边界尺寸和方向;选择对应所述单个对象的电路布局图,根据检测到的所述边界尺寸和方向,对所述单个对象的观测画面与其电路布局图进行匹配,使所述单个对象在观测画面上各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。
优选地,所述X和Y方向边界尺寸的精度为0.1um~1um。
优选地,当所述匹配完成后,基于所匹配的结果在观测画面上显示各个组件的名称和/或编号。
优选地,当所述匹配完成后,如果进行放大检测画面的动作,则基于所述匹配的结果以及放大比率,放大后,观测画面上的各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。
优选地,当所述匹配完成后,如果进行移动检测位置的动作,则基于所述匹配结果以及移动量,移动后,观测画面上的各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。
优选地,当所述匹配完成后,如果输入所述电路布局图上的电子元件名称和/或编号,所述电子元件的位置会在所述观测画面上突出显示。
优选地,如果输入所述电路布局图上的电子元件名称和/或编号,所述观测设备的观测中心会移动到所述电子元件的位置。
优选地,在所述S3步骤中,如确定所述观测对象包括单个对象, 控制系统会自动弹出对话框,向操作人员确认此观测对象的定位原点O,此定位原点与该观测对象在电路布局图中的一个位置对应,在电路布局图中也以此原点作为定位原点O’,然后确定样品以及电路布局图中的坐标系,建立坐标系后,控制系统后台会自动跟踪每个移动步骤后观测视场位于坐标系中的位置,控制系统后台会执行将电路布局图中位置与观测视场同步,使视场中每个位置与电路布局图中的位置对应。
优选地,样品的电路布局图位置与样品上的位置一一对应。
优选地,选取样品的一个边界为X轴,X轴任意选择样品中的位置,不局限于边界。
本发明还揭示了一种半导体器件的失效分析设备,包括处理器装置、存储器装置和观测分析装置,所述处理器装置与存储器装置电性连接,所述存储器中存储有至少一个程序,每个所述程序并被配置成处理器执行,每个所述程序包括指令,所述指令用于确认观测对象是包括单个对象还是包括多个对象。
本发明技术方案的优点主要体现在:本技术方案在应用过程中可将观测画面的位置与实际电路布局图上的位置匹配,可以实现快速的找到观测对象目标的功能。另外在放大显示时,观测者也可以知道具体现在的观测位置,可以提高观测分析效率。另外在X-ray倾斜角度观测时,由于投影,观测对象会在某个方向拉长,所以各个观测对象之间会重叠,难于找到目标对象,应用本技术方案可以快速、容易的锁定目标对象,提高了失效分析效率和准确率。
附图说明
图1是单个对象电路布局图的连接元件bump布局图。
图2是四个单个对象X-ray显示bump画面示意图。
图3是单个对象X-ray显示bump画面示意图。
图4是电路布局图的示意图。
图5是电路布局图的示意图。
图6是视场中每个位置与电路布局中的位置对应示意图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点,将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例,凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案,均落在本发明要求保护的范围之内。
本发明揭示了一种半导体器件的失效分析方法,具体地,该方法包括以下步骤:
S1:对所述半导体器件进行失效位置分析,确认此失效分析的元件和位置失效信息;
S2:确认目标位置的观测对象是包括单个对象还是多个对象;
S3:如确定所述观测对象包括单个对象,则检测所述单个对象的X和Y方向边界尺寸和方向;
S4:如确定所述观测对象包括多个对象,确认观测单个对象,检测所述单个对象的X和Y方向边界尺寸和方向;选择对应所述单个对象的电路布局图,根据检测到的所述边界尺寸和方向,对所述单个对象的观测画面与其电路布局图进行匹配,使所述单个对象在观测画面上各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。
所述X和Y方向边界尺寸的精度为0.1um~1um。当所述匹配完成后,基于所匹配的结果在观测画面上显示各个组件的名称和/或编号。当所述匹配完成后,如果进行放大检测画面的动作,则基于所述匹配的结果以及放大比率,放大后,观测画面上的各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。
当所述匹配完成后,如果进行移动检测位置的动作,则基于所述匹配结果以及移动量,移动后,观测画面上的各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。当所述匹配完成后,如果输入所述电路布局图上的电子元件名称和/或编号,所述电子元件的位置会在所述观测画面上突出显示。如果输入所述电路布局图上的电子元件名称和/或编号,所述观测设备的观测中心会移动到所述电子元件的位置。
图1为X-射线得到的芯片连接元件的部分示意图,在本说明书中,单个对象,其实是指一个样品,多个对象,就是指多个样品。如图2所示,X-ray显示平台上有4个相同的样品,实际中也可以有不同的样品,红色框中为选定确认一个单个对象,此单个对象对应一种产品,有一个电路布局图,现有技术中X-ray 的操作台比较大,可以放多个样品。电路布局图是与单个样品对应的,所以首先要区分出来单个样品,电路布局图是产品各个元件的排布图。当样品的电路布局图的比例尺是1:1时,电路布局图上的位置是与样品上的位置一一对应的。现有技术中X-ray设备具有设备原点 和X、Y 方向的坐标移动功能,以及不同黑白衬度图像轮廓识别功能。 现有技术中X-ray 设备可以根据自动识别视野样品上比较小的一个独特的特征图案并计算其在设备坐标系中的位置来定位原件。现有技术中X-ray 设备可以实现对BGA 上bump 的自动识别,但是以上均没有将观测位置与电路布局图的位置对应。
采用X-射线透射设备检查半导体芯片的封装连接问题,调整X-射线设备的强度,明暗对比度,可以得到芯片中凸点的衬度图像。该X-射线机台具有尺寸跟踪系统,相对于自身的定位坐标系,跟踪观测视场的位置,精度在微米级别,比较适合的是0.1-1um,该X-射线机台具有布局图匹配功能。在使用X-射线检测分析中,操作人员可选择布局图匹配功能。如布局图匹配功能启动,控制系统会弹出对话框,向操作人员确认此观测对象是单个对象还是多个对象。
在所述S3步骤中,如确定所述观测对象包括单个对象,控制系统会自动弹出对话框,向操作人员确认此观测对象的定位原点O,此定位原点与该观测对象在电路布局图中的一个位置对应,在电路布局图中也以此原点作为定位原点O’。样品的电路布局图上的位置与样品上的位置一一对应,然后确定样品以及电路布局图中的坐标系,建立坐标系后,控制系统后台会自动跟踪每个移动步骤后观测视场位于坐标系中的位置,控制系统后台会执行将电路布局图中位置与观测视场同步,使视场中每个位置与电路布局图中的位置对应。
具体地,S31:先确定样品的定位原点O ;如果确定所述观测对象包括单个样品,控制系统会弹出对话框,向操作人员确认此样品的定位原点O,这时操作人员需要操作在样品上选取一个点。如图3所示,对单个对象的bump显示放大到0.1μm,选取一个点作为样品的定位原点,这个点可以在样品上任意位置选取,优选的可以选择某个连接元件的中心点。在本技术方案中,这个点的选取优选精度控制在0.1um,这样才可以精确地提高与后续电路布局图中匹配精度。这个点可以在样品上任意位置选取,优选地可以选择某个连接元件的中心点。由于现有技术设备控制系统有自己的固定原点和坐标,所以控制系统根据此点在原有机器坐标系中位置,定位此点的位置,该位置为样品的定位原点O。
S32:再确定电路布局图中的定位原点O’;当样品的电路布局图与样品的尺寸是1:1 对应时,电路布局图上的位置是与样品上的位置一一对应的。如图4所示,使电路布局图与S31步骤中的样品尺寸1:1,这时再确定电路布局图中的定位原点O’,这一步需要操作人员在电路布局图中选取与S31中相同的点作为定位原点O’,这样这两个点才能建立相同的位置关系。
S33:确定样品以及电路布局图中的坐标系;选择样品的一条边界作为X轴,此X轴可以任意选择样品中的位置,不局限于边界。此边界与该样品在电路布局图中的位置对应,控制系统后台计算在电路布局图中也以该边界的位置在电路布局图中作为X’轴;选择与该边界垂直的,且经过定位原点O 的另一条边作为Y轴,在电路布局图中也以该另一条边界作为Y’轴;使用该定位原点O、X轴、Y轴建立坐标系,控制系统后台计算在电路布局图中也以定位原点O’、X’轴、Y’轴建立的坐标系。
如图5所示,选取样品的一个边界为X轴,轴向可以如图向下,也可以向上,此X轴可以任意选择样品中的位置,不局限于边界,选择与该边界垂直的,且经过定位原点O的另一条边作为Y轴,在电路布局图中也以该另一条边界作为Y轴。
S34:建立坐标系后,系统后台会自动跟踪每个移动步骤后观测视场位于坐标系中的位置。 控制系统后台会执行将电路布局图中位置与观测视场同步,使视场中每个位置与电路布局图中的位置对应。
如图6所示,根据图5样品上建立的坐标系,在电路布局图中建立了与之相对应的坐标系。建立坐标系后,系统后台会自动跟踪每个移动步骤后观测视场位于坐标系中的位置,控制系统后台会执行将电路布局图中位置与观测视场同步,使视场中每个位置与电路布局图中的位置对应。
在控制系统中输入电路布局图中的某一个电路元件的名称,X射线观测系统中就会匹配出在实际观测样品画面上的位置。如果选择查找此电路元件,观测画面的中心会移动到此电路元件的位置。
本发明还揭示了一种半导体器件的失效分析设备,该设备包括处理器装置、存储器装置、观测分析单元以及一个或多个程序,所述处理器装置为一个或多个,存储器装置中保存有待分析样品的电路布局图文件,控制器中有调用电路布局图命令以及上面操作方法的程序命令,其中程序可为一个或多个,所述一个或多个程序被保存在存储器装置中,并被配置成由所述一个或多个处理器装置执行,所述一个或多个程序包括指令,所述指令用于确认观测对象是包括单个对象还是包括多个对象。
该半导体失效分析方法包括根据检测到的所述边界尺寸和方向,对检测到的所述单个对象的观测画面,与其电路布局图进行匹配,使所述单个对象在观测画面上各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。该方法还包括在确认被检测样品的结构布局后,对检测样品显示其结构布局,解决了现有技术中使用各个检查观测设备很难于快速的找到准确的失效元件位置的技术问题,提高失效分析效率和准确率。
上述实施例为仅为在x射线检查仪中的应用举例,当然,该方法也可应用到光学检测设备或C-sam超声检测设备中。
本发明尚有多种实施方式,凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
S1:对所述半导体器件进行失效位置分析,确认此失效分析的元件和位置失效信息;
S2:确认观测对象是包括单个对象还是多个对象;
S3:如确定所述观测对象包括单个对象,则检测所述单个对象的X和Y方向边界尺寸和方向;
S4:如确定所述观测对象包括多个对象,确认观测单个对象,检测所述单个对象的X和Y方向边界尺寸和方向;选择对应所述单个对象的电路布局图,根据检测到的所述边界尺寸和方向,对所述单个对象的观测画面与其电路布局图进行匹配,使所述单个对象在观测画面上各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。
2.根据权利要求1所述的一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:所述X和Y方向边界尺寸的精度为0.1um~1um。
3.根据权利要求1所述的一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:当所述匹配完成后,基于所匹配的结果在观测画面上显示各个组件的名称和/或编号。
4.根据权利要求1所述的一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:
当所述匹配完成后,如果进行放大检测画面的动作,则基于所述匹配的结果以及放大比率,放大后,观测画面上的各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。
5.根据权利要求1所述的一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:
当所述匹配完成后,如果进行移动检测位置的动作,则基于所述匹配结果以及移动量,移动后,观测画面上的各个组件与其电路布局图上的位置一一对应。
6.根据权利要求1所述的一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:
当所述匹配完成后,如果输入所述电路布局图上的电子元件名称和/或编号,所述电子元件的位置会在所述观测画面上突出显示。
7.根据权利要求1所述的一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:
如果输入所述电路布局图上的电子元件名称和/或编号,所述观测设备的观测中心会移动到所述电子元件的位置。
8.根据权利要求1所述的一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:
在所述S3步骤中,如确定所述观测对象包括单个对象, 控制系统会自动弹出对话框,向操作人员确认此观测对象的定位原点O,此定位原点与该观测对象在电路布局图中的一个位置对应,在电路布局图中也以此原点作为定位原点O’,然后确定样品以及电路布局图中的坐标系,建立坐标系后,控制系统后台会自动跟踪每个移动步骤后观测视场位于坐标系中的位置,控制系统后台会执行将电路布局图中位置与观测视场同步,使视场中每个位置与电路布局图中的位置对应。
9.根据权利要求8所述的一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:样品的电路布局图位置与样品上的位置一一对应。
10.根据权利要求8所述的一种半导体器件的失效分析方法,其特征在于:选取样品的一个边界为X轴,X轴任意选择样品中的位置,不局限于边界。
11.一种半导体器件的失效分析设备,其特征在于:包括处理器装置、存储器装置和观测分析装置,所述处理器装置与存储器装置电性连接,所述存储器中存储有至少一个程序,每个所述程序并被配置成处理器执行,每个所述程序包括指令,所述指令用于确认观测对象是包括单个对象还是包括多个对象。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180810 |
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