[0001] 本发明涉及芯片电性失效分析领域，尤其涉及用于测量失效点深度的定位方法及系统。

[0002] 随着科技的发展及进步，电子器件的构造越发复杂，其集成度越来越高。由于电子器件单位面积的晶体管数量及芯片层的增加，因此对于电子器件电气性能方面的失效分析所需要得到的信息也不断增加，例如需要知道失效点在垂直方向上的深度信息，或知道具体到芯片的哪一层来失效。

[0003] 目前，传统的电性失效分析方法通常采用锁相红外显微镜的相位延迟(即给电子器件样品施加的方波电压相对于样品发出红外热信号的延迟时间)来进行失效点的深度分析，但该种电性失效分析方法存在问题如下：

[0004] (一)需要在分析之前获取电子器件样品每层的的设计信息，例如层数、材料种类、材料热导率、材料电组等，使得分析的过程复杂，且材料的热导率在不同的生产制造工艺条件下是不同的，导致基于理论模型和理论参数计算得到的失效点深度数据结果与实际的深度位置数据偏差大，无法准确的定位失效点在电子器件的深度。

[0005] (二)在不同锁相频率下，给电子器件样品施加的方波电压对于样品发出红外热信号的初始延迟时间不一致，导致测量得到的信号还包含了电源产生电压的延迟时间，使得计算得到的数据不精准。

[0006] (三)对于终端客户产品量产时，若产品内部线路短路，无法分清楚到底是芯片本身，还是封装出错。而对于3D封装产品，寻找失效点需要利用切线的方式，一层一层做异常排除确认，费时费力。

[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的用于测量失效点深度的定位方法及系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

[0036] 实施例一：

[0037] 本申请提供一种可用于测量失效点深度的定位方法，其可以应用于如图2所示的系统中，具体的，该系统包括信号单元100、测量单元200、采集单元300及计算单元400，具体的，所述信号单元100用于产生不同锁相频率的电信号，所述信号单元在本实施例中可以采用信号发生器。测量单元200，所述测量单元用于接收并向样品施加不同锁相频率的电信号，使样品受所述电信号激励并释放出红外信号。优选的，所述测量单元为锁相红外相机。所述采集单元300用于采集样品中参考发热点或失效发热点释放的红外信号，所述采集单元300优选为数据采集卡。所述计算单元400用于收集所述红外信号，并根据参考发热点释放的红外信号生成参考发热点关系曲线，以及根据失效发热点释放的红外信号生成失效热点关系曲线，并将将参考发热点关系曲线与失效热点关系曲线对比，以获取失效热点关系曲线中失效热点相对于参考发热点关系曲线中参考发热点的位置信息。优选的，所述计算单元400优选为计算机，智能手机或平板电脑中的任意一种。

[0038] 用于测量失效点深度的定位方法包括步骤如下：

[0039] 步骤S1：测量样品在不同频率的参考发热点，以获取至少一条参考发热点的关系曲线，具体的，请参考图1，在本实施例一中所述参考发热点的关系曲线为两条，分别为Ref1和Ref3。

[0040] 其中，参考发热点的关系曲线的获取包括步骤如下：

[0041] S100：将样品置于测量单元200，保证样品表面平整、清洁，然后将样品放置于测量单元200的样品台，在该步骤中，所述样品可以是生产过程中或使用过程中的电子元器件，例如MOS管、IGBT管或金属丝。然后配置电源，在该实施例中，所述电源最大值设置为1V，电源最小值设置为0V，电源阈值为0.001A，测量延迟设置为5s。

[0042] S101:选取参考发热点位置，具体的，通过锁相技术确认参考发热点的位置，打开软件并圈选出所述参考发热点的位置，具体为在软件界面中框选出该参考发热点位置，所述参考发热点的位置的确认是通过扫描样品表面获取每一个扫描点的响应信号，并输出该扫描点的相位和幅度信息，通过比较不同扫描点的相位和幅度，如果某一扫描点的相位和/或幅度相对于其他扫描点发生显著变化，例如某一扫描点中出现亮点，且相位图在该区域数值趋同，呈现区域化，则该扫描点即为参考发热点，该参考发热点均包括X坐标信息及Y坐标信息。假设初始设置锁相频率为0.5Hz,将方波信号通入所述样品，使得样品不同位置的参考发热点受到电流激励，并释放红外信号。

[0043] S102:通过测量单元200获取各参考发热点，捕捉样品表面参考发热点的红外辐射图像，并记录该参考发热点下的强度信息，如图1所示，锁相频率为0.5Hz时，参考发热点A1点的强度值为100。

[0044] S103:依次调整不同的锁相频率对各参考发热点测量，获取不同锁相频率下参考发热点的强度信息，并根据不同锁相频率下的不同参考发热点的强度信息得到参考发热点相对于锁相频率的关系曲线。

[0045] 如图1所示，例如锁相频率为2.5Hz时，获取对应参考发热点A2的强度值为80，锁相频率为6Hz时，记录对应参考发热点A3的强度值为60，锁相频率为12.5Hz时，记录对应参考发热点A4的强度值为40，锁相频率为25Hz时，记录对应参考发热点A5的强度值为15，最后将各强度值汇总获取该层参考发热点相对于锁相频率的关系曲线，记录为Ref1(图1中灰色曲线)并传输至计算单元400。

[0046] 进一步的，上述锁相频率的调整包括步骤如下：

[0047] 启动与测量单元200配套的软件；

[0048] 在软件界面配置不同锁相频率，例如选择锁相频率2.5Hz、6Hz、12.5Hz、25Hz；

[0049] 将锁相频率转换为控制信号并发送至测量单元200，以调整测量单元200输出的锁相频率。

[0050] 进一步的，锁相频率的最大值不超过测量单元帧频的1/4，锁相频率的最小值不大于1Hz。

[0051] S104:重复上述步骤S100至步骤S103，获取参考发热点相对于锁相频率的关系曲线，即完成参考发热点曲线的建模，记录为Ref3(请参考图1蓝色曲线)并传输至计算单元400，在该Ref3关系曲线中，锁相频率为0.5Hz时，参考发热点B1的强度值为140，锁相频率为
2.5Hz时参考发热点B2的强度值为120，，锁相频率为6Hz时，记录对应参考发热点B3的强度值为100，锁相频率为12.5Hz时，记录对应参考发热点B4的强度值为80，锁相频率为25Hz时，记录对应参考发热点B5的强度值为52。

[0052] S2：确认样品的失效热点，并测量样品在不同频率失效热点的强度信息，以获取至少一条失效热点的关系曲线，具体过程如下：

[0053] 通过不同锁相频率的测量，确认样品的失效热点C1，在该失效热点C1处通入0Hz锁相频率，并记录对应的失效热点C1的强度值为135Hz。继续调整不同的锁相频率，例如锁相频率为2.5Hz时，获取对应参考发热点C2的强度值为115，锁相频率为6Hz时，记录对应参考发热点C3的强度值为96，锁相频率为12.5Hz时，记录对应参考发热点C4的强度值为77，锁相频率为25Hz时，记录对应参考发热点C5的强度值为55，最后将各强度值汇总获取该层失效热点的强度‑锁相频率关系曲线，即完成失效热点关系曲线的建模，记录为Fail2(请参考图1紫色曲线)并传输至计算单元400。其中确认样品的失效热点具体可以是对比优秀样品和不良样品，其中优秀样品为漏电数值处于规定范围内的样品，而不良样品为漏电数值超出规定范围，且需要通过分析手段来确定哪一处漏电导致数值偏大的样品。

[0054] S3：将参考发热点关系曲线与失效热点关系曲线对比，以获取失效热点关系曲线中失效热点相对于参考发热点关系曲线中参考发热点的位置信息，具体的，根据图1所示可知，失效热点相对于锁相频率的关系曲线Fail2位于参考发热点相对于锁相频率关系曲线Ref1及参考发热点相对于锁相频率关系曲线Ref3之间，且所述失效热点相对于锁相频率的关系曲线Fail2更加靠近于参考发热点相对于锁相频率关系曲线Ref3，得到失效热点的深度，即该失效热点的深度位于第一层芯片和第三层芯片之间。

[0055] 实施例二：

[0056] 实施例二与实施例一步骤相同，不同的是实施例二的参考发热点相对于锁相频率的关系曲线为Ref2(请参考图1红色曲线)和参考发热点相对于锁相频率的关系曲线Ref3(请参考图1蓝色曲线)，而实施例二的失效热点相对于锁相频率的关系曲线为Fail1(请参考图1绿色曲线)或失效热点相对于锁相频率的关系曲线Fail2(请参考图1紫色曲线)，即失效热点关系曲线位于任意一条参考发热点关系曲线之外，以失效热点关系曲线Fail1(请参考图1绿色曲线)为例，其参考发热点相对于锁相频率的关系曲线Ref3(请参考图1蓝色曲线)之外且远离所述参考发热点相对于锁相频率的关系曲线Ref3，即得到该失效热点的深度位于第三层芯片之外。

[0057] 此外，而若以失效热点关系曲线Fail2为例，其在参考发热点相对于锁相频率的关系曲线Ref1和参考发热点相对于锁相频率的关系曲线Ref3之间，即得到该失效热点的深度位于第二层芯片与第三层芯片之间。

[0058] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0059] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。