GlobalScan-I激光扫描显微镜系统用于设计边缘和失效定位

　　介 绍

　　集成器件制造商试图清晰的区别制造问题和设计错误。物理错误-阻性过孔、金属层间短路等等问题通常属于制造问题。非物理错误-时序问题、逻辑错误等等问题通常是设计队伍的问题。之所以要清晰的定义这两类责任是因为业界将工作分为制造和设计。随着晶体管物理尺寸不断缩小工艺的变化性使设计和制造问题的区分更为困难。成品率问题尤其是那些与速度、电压或温度敏感性相关的问题可能并不是加工错误或设计缺陷直接导致的，但是不可否认设计的某些领域正面临比预期更大的工艺不确定性。这种" 软缺陷" 几乎不可能在投产前的验证中为其建立模型，却可能导致致命的成品率降 低 。

　　科利登新近推出GlobalScan-I激光扫描显微镜(LSM)系统用于找出这种新型的软缺陷同时可以有效应对传统失效。改系统是科利登完整的器件分析工具家族中的一员，作为 I R E M (静态发射) 和EmiScope (时间分别发射) 产品线的补充。

　　获得图像

　　GlobalScan-I 的失效定位能力由新型的LSM 子系统提供。尽管硅在我们的眼镜看来是金属的，而它对于波长在1.0到1.5微米的近红外波长的光却是透明的。LSM最基本的用途就是形成电路图像。为了产生图像，近红外光束透过硅衬底聚焦到器件的集成电路层。一些光被电路反射，这些光被敏感的光探测器捕获。通过光栅扫描器件周围的激光束并记录某个点的反射光，这样就形成的电路图像。

　　图 1 和图 2 分别是由 EmiScope-II 的近红外InGaAs相机和GlobalScan-I获得的图像。红外相机拍摄的图像因表面散射引起对比度缺失光刻表面的任何缺陷都可能降低图片的清晰度。图 2 是由LSM 拍摄的同一区域的图像。LSM 图像对器件表面质量有更好的免疫。此外 InGaAs 相机的帧频为30 fps, 而GlobalScan LSM的帧频最高可达1 fps。

　　调 试 和 失 效 分 析

　　GlobalScan-I 系统功能真正强大之处在于其L S M 进行调试和失效分析的能力。图 3 显示GlobalScan-I所支持的多种激光激励应用。所有激光激励技术的基本原理都是通过激光束扰乱电路并同时监控器件的一些外部特性。可以选择两种激光中的一种：第一种激光被调整到与硅的能带隙相近并引起载波，第二种激光被调整到低于该能带隙并在本地对电路加热。GlobalScan系统监控激光扫描过程中器件消耗的能量 (称为“静态激光激励”或SLS)或者监控用测试向量进行动态激励过程中器件的输出 (称为“动态激光激励”或 DLS)。

　　进行静态激励的过程中GlobalScan-I系统使用激光束加热器件或注入光电子同时监控器件电流或电压的变化。如果错误出现在上电时就不需要测试仪。但是如果错误出现在特定的测试向量，必须给器件加某种激励条件使其进入失效向量的工作状态。这样就可以生产一张彩色图片表示器件不同部分的耗电情况。器件中热敏感的区域很可能是阻抗问题出现的原因。