一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法和系统，所述方法包括：预先根据故障硅通孔的分布对测试区域进行划分，将测试区域划分为中心区域、边缘区域和不合格区域；对硅通孔进行分组，每组包括有数个硅通孔，依次将测试用探针接触每组硅通孔，检测各组硅通孔的阻抗和容抗特性，并分析各组中是否有故障硅通孔，以及判断故障硅通孔所处测试区域；采用二分法对中心区域有故障硅通孔的组进行重新检测，移动探针位置进行定位测试，定位故障硅通孔的位置。本发明专利技术可以探测面积小的硅通孔的故障情况，节省了工艺难度与成本。与探针逐个对硅通孔测试相比，大幅提高了测试效率，同时解决了硅通孔在面积非常小时无法用探针探测的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法和系统
本专利技术涉及集成电路中的三维封装技术，尤其涉及的是一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法和系统。
技术介绍
随着集成电路的发展，集成度越来越高，工艺水平日趋缩小，金属互连线的延时和功耗在不断增加，严重影响了集成技术的发展。为了推动半导体产业的发展，人们提出了三维芯片技术的概念。三维芯片技术可以将多个未封装的晶片上下堆叠在一起,并用硅通孔(ThroughSiliconVia-TSV)作为堆叠晶片之间的信号连接。这项技术的不仅减小了芯片面积，同时硅通孔的引入极大的缩短了芯片内的连接线，从而降低了信号延迟，提高性能并降低功耗。硅通孔是三维集成电路进行垂直互连的关键技术，而绝缘层短路缺陷和凸点开路缺陷是硅通孔两种常见的失效形式。目前，提出了多种测试方法，主要方法是搭建自测试电路进行测试。这种测试方法已经有很多种比较成熟的电路模型，但由于自建测试电路的存在增加了制造工艺难度，提高了测试成本。另一种主要方法是通过转接层转接出硅通孔进行测试，由于硅通孔单元面积小，孔之间距离较小，很难转接，技术成本高。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法和系统，解决现有技术中硅通孔故障检测过程繁琐的问题，使得硅通孔故障检测更加简便，检测效率更高。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，包括步骤：A、预先根据故障硅通孔的分布对测试区域进行划分，将测试区域划分为中心区域、边缘区域和不合格区域；B、对需进行检测的所有硅通孔进行分组，每组包括有数个硅通孔，依次将测试用探针接触每组硅通孔，检测各组硅通孔的阻抗和容抗特性，并分析各组中是否有故障硅通孔，以及判断故障硅通孔所处测试区域；C、采用二分法对中心区域有故障硅通孔的组进行重新检测，移动探针位置进行定位测试，定位故障硅通孔的位置，并输出故障类型。所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述步骤A进一步包括：根据故障硅通孔的分布函数P（x）对测试区域进行划分：中心区域满足条件：；边缘区域满足条件：；不合格区域满足条件：；其中，x为测试区域中任意一点到中心的距离，r为测试用探针的半径，M为设定的故障硅通孔数量的合格阈值。所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述步骤A还包括：A1、预先统计硅通孔样片处于中心区域、边缘区域的硅通孔数目，根据所述硅通孔样片的故障硅通孔分布函数计算故障硅通孔的测试效率，并得出测试效率最大时探针一次探测硅通孔的接触数目。所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述步骤A1进一步包括：通过以下公式计算在中心区域故障硅通孔的测试次数：以及通过以下公式计算在边缘区域故障硅通孔的测试次数：以及通过以下公式计算总的故障硅通孔的测试次数：对上述公式进行求导得出，进一步得出测试效率最大时探针一次探测硅通孔的接触数目，为：其中，y1表示在中心区域故障硅通孔的测试次数，y2表示在边缘区域故障硅通孔的测试次数，Y表示总的故障硅通孔的测试次数，N为硅通孔样片上总的硅通孔数量，面积为S=kN，k为常数，n为探针探测硅通孔的接触数目，R为中心区域的半径，N1为中心区域的硅通孔数量，N2为边缘区域的硅通孔数量，且πR2=kN1。所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述探针探测硅通孔的接触数目为3个至8个中的任一个。所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述步骤C中采用二分法对有故障硅通孔的组进行重新检测的具体过程为：对中心区域故障硅通孔的组进行检测时，移动探针位置进行定位测试，使每次接触的该组硅通孔数目为前一次接触的该组硅通孔数目的一半，直至找出故障硅通孔的位置。所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其中，所述步骤C还包括：C1、对边缘区域故障硅通孔的组进行检测时，移动探针位置进行定位测试，使每次接触的该组硅通孔数目比前一次接触的该组硅通孔数目少一个，直至找到故障硅通孔的位置。一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的系统，其中，所述系统包括：预设置模块，用于预先根据故障硅通孔的分布对测试区域进行划分，将测试区域划分为中心区域、边缘区域和不合格区域；分组检测模块，用于对需进行检测的所有硅通孔进行分组，每组包括有数个硅通孔，依次将测试用探针接触每组硅通孔，检测各组硅通孔的阻抗和容抗特性，并分析各组中是否有故障硅通孔，以及判断故障硅通孔所处测试区域；故障硅通孔定位模块，用于采用二分法对中心区域有故障硅通孔的组进行重新检测，移动探针位置进行定位测试，定位故障硅通孔的位置，并输出故障类型。所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的系统，其中，所述故障硅通孔定位模块还用于对边缘区域故障硅通孔的组进行检测时，移动探针位置进行定位测试，使每次接触的该组硅通孔数目比前一次接触的该组硅通孔数目少一个，直至找到故障硅通孔的位置。本专利技术所提供的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法和系统，实现对面积小、间距小的硅通孔故障情况进行测试，提高了测试效率，能够有效促进三维封装技术的发展。附图说明图1是本专利技术提供的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法流程图。图2是本专利技术提供的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法中测试区域的一种优选的划分示意图。图3是本专利技术提供的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法中一测试样片的硅通孔在不同测试区域发生故障概率的数据统计示意图。图4是根据图3所示的数据统计示意图得出的故障分布曲线图。图5是不同大小的测试样片测试效率的一种优选仿真曲线图。图6是同一大小测试样片在不同分布函数情况下的测试效率的仿真曲线图。图7是本专利技术提供的采用二分法对硅通孔进行故障检测的系统结构示意图。具体实施方式本专利技术采用较大的探针在在一次探测的时候同时接触多个硅通孔。首先对多个硅通孔的总体阻抗、容抗特性进行分析，参考标准硅通孔的阻抗、容抗特性判断是否该组硅通孔中有故障硅通孔。然后对探针探测区域移动进行重新定位，逐渐对所有硅通孔测量。最后使用二分法对有故障硅通孔的组进行分析，定位出有故障的通孔，并得出故障的具体类型，如短路、开路。在特性测试需要的情况下，还可通过详细对比标准硅通孔得出缺陷类型，如含气泡或杂质。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1，图1是本专利技术提供的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法流程图。步骤S100、预先根据故障硅通孔的分布对测试区域进行划分，将测试区域划分为中心区域、边缘区域和不合格区域。其中，由于测试样片上硅通孔的分布情况不一样，靠近中心区的故障硅通孔非常少，离中心区越远故障硅通孔越多，因此，为了更加准确的对故障硅通孔进行检测，需对测试区域进行划分，以分别对各个区域进行分别检测。对测试区域的划分是根据故障硅通孔的分布函数进行确定的。所述分布函数P（x）是跟生产工艺制造过程相关的。故障分布是由于在制造过程中，工艺的缺陷、生产设备、制造过程等因素导致。每种硅通孔样片上硅通孔的分布函数都是已知的，且都不相同。设定x本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其特征在于，包括步骤：A、预先根据故障硅通孔的分布对测试区域进行划分，将测试区域划分为中心区域、边缘区域和不合格区域；B、对需进行检测的所有硅通孔进行分组，每组包括有数个硅通孔，依次将测试用探针接触每组硅通孔，检测各组硅通孔的阻抗和容抗特性，并分析各组中是否有故障硅通孔，以及判断故障硅通孔所处测试区域；C、采用二分法对中心区域有故障硅通孔的组进行重新检测，移动探针位置进行定位测试，定位故障硅通孔的位置，并输出故障类型。

【技术特征摘要】
1.一种采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其特征在于，包括步骤：A、预先根据故障硅通孔的分布对测试区域进行划分，将测试区域划分为中心区域、边缘区域和不合格区域；B、对需进行检测的所有硅通孔进行分组，每组包括有数个硅通孔，依次将测试用探针接触每组硅通孔，检测各组硅通孔的阻抗和容抗特性，并分析各组中是否有故障硅通孔，以及判断故障硅通孔所处测试区域；C、采用二分法对中心区域有故障硅通孔的组进行重新检测，移动探针位置进行定位测试，定位故障硅通孔的位置，并输出故障类型。2.根据权利要求1所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括：根据故障硅通孔的分布函数P(x)对测试区域进行划分：中心区域满足条件：边缘区域满足条件：不合格区域满足条件：其中，x为测试区域中任意一点到中心的距离，r为测试用探针的半径，M为设定的故障硅通孔数量的合格阈值。3.根据权利要求1所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其特征在于，所述步骤A还包括：A1、预先统计硅通孔样片处于中心区域、边缘区域的硅通孔数目，根据所述硅通孔样片的故障硅通孔分布函数计算故障硅通孔的测试效率，并得出测试效率最大时探针一次探测硅通孔的接触数目。4.根据权利要求3所述的采用二分法对硅通孔进行故障检测的方法，其特征在于，所述步骤A1进一步包括：通过以下公式计算在中心区域故障硅通孔的测试次数：以及通过以下公式计算在边缘区域故障硅通孔的测试次数：y2＝N2/n+N2以及通过以下公式计算总的故障硅通孔的测试次数：对上述公式进行求导得出，进一步得出测试效率最大时探针一次探测硅通孔的接触数目，为：

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧云，张晓龙，徐国卿，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：