[發明專利]一種集成電路三維電流的磁成像測試方法及裝置

有效

• 申請號: 201910149409.2
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109839582B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 陳智慧;金尚忠;王赟;金懷洲;侯彬;曹馨藝;趙春柳;石巖
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G06F17/14;G06T17/00
• 代理公司: 杭州鈐韜知識產權代理事務所(普通合伙) 33329
• 代理人: 唐靈

本發明公開了一種集成電路三維電流的磁成像測試方法及裝置，磁成像裝置包括芯片級原子磁力計、巨磁電阻傳感器、光電測距傳感器、電路測試探針、可移動檢測平臺和電腦；三維電流磁的成像測試方法包括：使用傅里葉變換將芯片級原子磁力計掃描的磁場數據轉換為電流密度圖像；根據樣品封裝的電流路徑設計布局建立三維仿真磁場模型；改變變量求解畢奧?薩伐爾方程，比對原始磁場數據和磁場模擬數據，通過匹配磁場強度確定電流與傳感器的間距；計算電流實際深度，根據電流實際深度和電流密度圖像建立三維電流密度圖像。該裝置體積小，測量速度快，流程簡單操作便捷，可以對集成電路中三維電流進行有效的磁成像測量。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，特別是涉及一種集成電路三維電流的磁成像測試方法及裝置。

背景技術

由于磁場能夠穿透半導體工業使用的絕大多數材料，具有其他技術所沒有的獨特能力，已成為檢測集成電路(IC)樣品中的短路、漏電和開路的重要技術。磁電流成像是一種磁場成像技術，其通過掃描集成電路來感知電路中電流產生的磁場。通過使用傅里葉變換反演技術將磁場圖像轉換為電流密度圖像。

為了確定故障位置，需要將電流密度圖像疊加到光學或近紅外圖像上，比對兩者之間的區別從而確定故障點。硅通孔技術(TSV)是一項高密度封裝技術，正在逐漸取代目前工藝比較成熟的引線鍵合技術，被認為是第四代封裝技術。隨著硅通孔技術的發展，集成電路的封裝形式將變成芯片堆疊形式，封裝變得更加復雜，缺陷的定位變得相應地更加困難。現有確認故障位置方法由于只能用于確定集成電路二維平面故障位置，而無法通過堆疊金屬層確定故障深度觀察電流信號而變得過時。

發明內容

本發明旨在克服上述技術的不足，提供了一種集成電路三維電流的磁成像測試方法及裝置，可以對集成電路中的三維電流進行磁成像測試。

本發明的技術要點如下：

一種集成電路三維電流的磁成像測試方法及裝置，其特征在于，磁成像裝置包括：芯片級原子磁力計(1)、巨磁電阻傳感器(2)、光電測距傳感器(3)、電路測試探針(4)、可移動檢測平臺(5)和電腦(6)；

三維電流的磁成像測試方法包括：

步驟一、通過電路測試探針將測試電流注入待測集成電路板，使用芯片級原子磁力計或巨磁電阻傳感器對集成電路板進行逐行掃描獲得集成電路中電流的磁場數據，使用傅里葉變換將磁場數據轉換為電流密度圖像；

步驟二、根據被測集成電路的封裝形式和電流路徑設計布局建立三維仿真磁場模型；

步驟三、使用正演法不斷改變畢奧-薩伐爾定律中的變量求解畢奧-薩伐爾方程，將測量的原始磁場數據與檢測電路的磁場模擬數據進行比較，通過匹配磁場強度確定三維電流與傳感器距離Z；

步驟四、通過電流距傳感器的深度Z和傳感器距電路板高度z計算電流實際深度h，根據電流實際深度和電流密度圖像建立三維電流圖像，判斷電流實際路徑和電流深度。

所述芯片級原子磁力計用于小于10μA低檢測電流時的快速掃描，在檢測使用時測量頭位于電路板上方100～200μm處，測量頭側面與用于測量原子磁力計高度的光電測距傳感器相連接。

所述巨磁電阻傳感器用于80～120μA中等檢測電流量時使用，巨磁電阻傳感器安置于軟懸臂上，檢測時傳感器與電路板表面直接物理接觸。

所述可移動檢測平臺上的置物臺可在x，y，z三個方向上自由移動，能夠對放置的檢測電路板進行自動調平。

所述電腦與芯片級原子磁力計(1)、巨磁電阻傳感器(2)、光電測距傳感器(3)、電路測試探針(4)和可移動檢測平臺(5)相連接，用于數據存儲、三維建模和數據比對。

所述三維電流的磁成像測試方法步驟一中的將磁場數據轉換為電流密度圖像算法如下：

測量區域位置上的磁感應強度B為：