太赫兹时域反射系统技术方案

本发明专利技术涉及一种太赫兹时域反射系统。太赫兹时域反射系统用于对半导体集成电路故障进行检测，包括脉冲激光器、分束装置、光学延迟线装置以及电脉冲收发装置。超短脉冲激光激发电脉冲收发装置产生和接收高频电脉冲信号，高频电脉冲信号的频率皮秒量级，且该高频电脉冲信号为电流信号。产生的高频电脉冲信号被送入待测芯片进行故障检测。通过上述太赫兹时域反射系统，可以快速获得待测芯片在一定时间延迟内的太赫兹时域反射信号的变化，也即可以获得高频电脉冲信号在待测芯片中沿引线传播的距离的信息，可通过太赫兹时域反射信号的变化，对待测芯片中连通性故障进行定位和判定，也可以对待测芯片中引线的阻抗进行测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太赫兹
，特别是涉及太赫兹时域反射系统。
技术介绍
在半导体集成电路的生产制造中，为保证出厂芯片的功能完整性，需在出厂前进行功能及性能的测试。芯片主要依靠大规模生产，同样也需要大规模的自动化检测。近些年来，由于技术的更新，便携式设备的流行，封装尺寸的小型化，测试半导体芯片的复杂性加大，检测流程需要针对不同封装进行定制，因此，大规模自动化的故障分析面临越来越多的挑战性。针对半导体集成电路的故障分析包括：在封装和组装阶段使用扫描声学显微成像技术进行裂缝和分层的无损探测；使用X-光显微成像技术进行外部封装损坏的检查；使用电时域反射仪进行电路连通性能的检测等。其中，电路的通断、短路、错接是常见的故障后果。在半导体集成电路的封装阶段，电时域反射仪能够将电脉冲送入传输线并读取其返回脉冲，从而实现故障的判断和定位，然而目前电时域反射仪可实现最高毫米级分辨率，不适用于微米级别的故障分析，无法对日益小型复杂化的芯片封装进行故障检测。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可以对半导体集成电路进行高准确率、高灵敏度故障分析的太赫兹时域反射系统。一种太赫兹时域反射系统，用于对半导体集成电路故障进行检测，包括：脉冲激光器，用于发射脉冲激光；分束装置，用于将所述脉冲激光分束为泵浦光和激发光；光学延迟线装置，设置在所述激发光传播的方向上，用于调节所述泵浦光和所述激发光的时间延时；电脉冲收发装置，所述电脉冲收发装置与待测芯片连接，所述泵浦光和激发光均聚焦在所述电脉冲收发装置上，所述电脉冲收发装置用于产生高频电脉冲信号发送至所述待测芯片，并接收来自所述待测芯片反射的高频电脉冲信号形成太赫兹时域反射信号，并分析所述待测芯片的故障信息。在其中一个实施例中，所述电脉冲收发装置包括：第一光电导天线，所述泵浦光聚焦在所述第一光电导天线上，用于产生高频电脉冲信号并输送至所述待测芯片；第二光电导天线，所述激发光聚焦在所述第二光电导天线上，用于接收来自所述待测芯片反射的高频电脉冲信号；探针，分别与所述第一光电导天线、第二光电导天线、待测芯片连接；信号分析模组，与所述第二光电导天线连接，用于对反射的高频电脉冲信号进行采集处理，形成所述太赫兹时域反射信号并分析所述待测芯片的故障信息。在其中一个实施例中，所述信号分析模组包括信号采集模块和信号处理模块，所述第二光电导天线、信号采集模块、信号处理模块依次电连接；所述信号采集模块用于对反射的高频电脉冲信号进行采集放大处理；所述信号处理模块用于形成所述太赫兹时域反射信号并分析所述待测芯片的故障信息。在其中一个实施例中，所述电脉冲收发装置还包括直流偏置模块，所述直流偏置模块与所述第一光电导天线连接，用于为所述第一光电导天线提供直流偏置电压。在其中一个实施例中，所述电脉冲收发装置还包括电流放大模块，所述电流放大模块与所述第一光电导天线连接，用于所述高频电脉冲信号进行放大处理。在其中一个实施例中，所述电脉冲收发装置还包括频率校正模块，所述频率校正模块与所述第一光电导天线连接，用于监测和校正所示高频电脉冲信号。在其中一个实施例中，所述电脉冲收发装置还包括传输线，所述传输线的一端分别与所述第一光电导天线、第二光电导天线连接，所述传输线的另一端与所述探针连接。在其中一个实施例中，还包括光纤，所述光纤依次连接所述脉冲激光器、分束装置、光学延迟线装置，用于传输所述脉冲激光。在其中一个实施例中，所述分束装置为光纤耦合器，所述光纤耦合器的输入端与所述光纤连接，所述光纤耦合器的第一输出端用于输出所述泵浦光，所述光纤耦合器的第二输出端用于输出所述激发光。在其中一个实施例中，所述分束装置为分束镜。上述太赫兹时域反射系统可以快速获得待测芯片在一定时间延迟内的太赫兹时域反射信号的变化，也即可以获得高频电脉冲信号在待测芯片中沿引线传播的距离的信息。由于待测芯片的引线开路、短路等连通性故障会引起阻抗的不同变化，继而使太赫兹时域反射信号变化。例如引线中开路时，太赫兹时域反射信号会在对应的距离呈现正反射峰，其峰值与阻抗有关，因此可通过太赫兹时域反射信号的变化，对待测芯片中连通性故障进行定位和判定，也可以对待测芯片中引线的阻抗进行测量。由于太赫兹时域反射系统使用超快激光激发高频电脉冲信号，该高频电脉冲信号上升时间极短，相比电时域反射仪可达到微米级别的检测精度，大大提升了检测的信噪比，为复杂封装提供高准确率、高灵敏度的故障分析。附图说明图1为一实施例中太赫兹时域反射系统的光路图；图2为一实施例中太赫兹时域反射系统中电脉冲收发装置的结构框架图。附图标记：脉冲激光器10、分束装置20、光纤30、光学延迟线装置40、第一光电导天线51、第二光电导天线52、信号分析模组53、直流偏置模块54、传输线55、探针56、待测芯片60。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对专利技术进行更全面的描述。附图中给出了专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。太赫兹辐射是指频率在0.1THz到10THz之间的电磁辐射，太赫兹时域反射系统结合光电效应和时域反射技术可实现皮秒(ps)量级时间晃动的高分辨率故障检测，其中，时间晃动就是时间抖动，表示脉冲信号的信号周期与理想周期的微小偏差，从一定程度上表现了脉冲的跳变程度。图1为一实施例中太赫兹时域反射系统的光路图，图2为一实施例中太赫兹时域反射系统中电脉冲收发装置的结构框架图。太赫兹时域反射系统用于对半导体集成电路故障进行检测，包括脉冲激光器10、分束装置20、光学延迟线装置40以及电脉冲收发装置50。脉冲激光器10发射的超短脉冲激光通过分束装置20进行脉冲激光的分束。一束脉冲激光直接形成泵浦光，另一束经由光学延迟线装置40后形成激发光，其中，光学延迟线装置40用于增加泵浦光和激发光的时间延迟。超短脉冲激光激发电脉冲收发装置50产生和接收高频电脉冲信号，高频电脉冲信号的频率皮秒(ps)量级，且该高频电脉冲信号为电流信号，其电流信号的强度为纳安(nA)级别。产生的高频电脉冲信号被送入待测芯片60进行故障检测。通过上述太赫兹时域反射系统，可以快速获得待测芯片60在一定时间延迟内的太赫兹时域反射信号的变化，也即可以获得高频电脉冲信号在待测芯片60中沿引线传播的距离的信息。由于待测芯片60的引线开路、短路等连通性故障会引起阻抗的不同变化，继而使太赫兹时域反射信号变化。例如引线中开路时，太赫兹时域反射信号会在对应的距离呈现正反射峰，其峰值与阻抗有关，因此可通过太赫兹时域反射信号的变化，对待测芯片60中连通性故障进行定位和判定，也可以对待测芯片60中引线的阻抗进行测量。脉冲激光器10为飞秒脉冲激光器10，用于发射的超短脉冲激光，其中超短脉冲激光为小于1皮秒(ps)的脉冲光。太赫兹时域反射系统还包括光纤30，所述光纤30依次连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹时域反射系统，用于对半导体集成电路故障进行检测，其特征在于，包括：脉冲激光器，用于发射脉冲激光；分束装置，用于将所述脉冲激光分束为泵浦光和激发光；光学延迟线装置，设置在所述激发光传播的方向上，用于调节所述泵浦光和所述激发光的时间延时；电脉冲收发装置，所述电脉冲收发装置与待测芯片连接，所述泵浦光和激发光均聚焦在所述电脉冲收发装置上，所述电脉冲收发装置用于产生高频电脉冲信号发送至所述待测芯片，并接收来自所述待测芯片反射的高频电脉冲信号形成太赫兹时域反射信号，并分析所述待测芯片的故障信息。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹时域反射系统，用于对半导体集成电路故障进行检测，其特征在于，包括：脉冲激光器，用于发射脉冲激光；分束装置，用于将所述脉冲激光分束为泵浦光和激发光；光学延迟线装置，设置在所述激发光传播的方向上，用于调节所述泵浦光和所述激发光的时间延时；电脉冲收发装置，所述电脉冲收发装置与待测芯片连接，所述泵浦光和激发光均聚焦在所述电脉冲收发装置上，所述电脉冲收发装置用于产生高频电脉冲信号发送至所述待测芯片，并接收来自所述待测芯片反射的高频电脉冲信号形成太赫兹时域反射信号，并分析所述待测芯片的故障信息。2.根据权利要求1所述的太赫兹时域反射系统，其特征在于，所述电脉冲收发装置包括：第一光电导天线，所述泵浦光聚焦在所述第一光电导天线上，用于产生高频电脉冲信号并输送至所述待测芯片；第二光电导天线，所述激发光聚焦在所述第二光电导天线上，用于接收来自所述待测芯片反射的高频电脉冲信号；探针，分别与所述第一光电导天线、第二光电导天线、待测芯片连接；信号分析模组，与所述第二光电导天线连接，用于对反射的高频电脉冲信号进行采集处理，形成所述太赫兹时域反射信号并分析所述待测芯片的故障信息。3.根据权利要求2所述的太赫兹时域反射系统，其特征在于，所述信号分析模组包括信号采集模块和信号处理模块，所述第二光电导天线、信号采集模块、信号处理模块依次电连接；所述信号采集模块用于对反射的高频电脉冲信号进行采集放大处理；所述信号处...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辰，丁庆，
申请(专利权)人：深圳市太赫兹科技创新研究院，深圳市太赫兹系统设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44