一种微光显微镜系统及其工作方法与流程

本发明涉及半导体器件检测领域，尤其涉及一种微光显微镜系统及其工作方法。

背景技术：

1、在半导体器件检测领域，微光显微镜(emissionmicroscope,emmi)是利用高增益相机或探测器来检测由某些半导体器件缺陷或失效发出的微量光子的一种设备，能够在大范围内高效准确地定位半导体器件失效点的位置。其基本原理是在存在漏电、击穿以及热载流子效应的半导体器件中，当对待测半导体器件施加适当电压时，其失效点会因加速载流子散射或电子-空穴对的复合而释放特定波长的光子，这些光子经过收集和图像处理后，就可以得到一张发光图像。撤去对样品施加的电压后，再收集一张半导体器件表面的光学图像，把发光图像和光学图像叠加之后，就可以定位发光点的位置，从而实现对失效点的定位。

2、以发光二极管(lightemittingdiode，led)为例，现有的emmi系统定位失效点的测试流程为：先用电源表确认该led正向伏安特性参数是否正常，若存在电参数异常(如短路、正向电压升高或降低)，手动切换正负极供电给led通上反向偏压，确认器件是否有反向漏电以及漏电流的大小，一般在启动电压的几倍驱动电压下，反向电流达到亚微安级别，则被认为是漏电，在确定漏电后，再把led芯片置于微光显微镜中，通电后通过光探测器收集失效点发出的光子并进行光电转化和图像处理直接得到发光图像，最后将发光图像与光学图像重叠直接即可定位失效点的位置。但是该系统功能较为单一，且需要手动调整样品的供电模式，测试流程复杂，测试效率较低。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种微光显微镜系统及其工作方法，用于解决现有emmi设备功能单一，且无法实现自动调节待测件的供电模式，从而导致测试效率低的问题。

2、为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微光显微镜系统，包括：箱体，减震台、探针台、光学系统、电源系统及计算机控制系统，所述减震台固定于所述箱体内侧的底部；所述探针台设置于所述减震台的上方，用于固定待测件，所述探针台内还设置有至少一个伺服电机，用于控制所述待测件移动、旋转，以便调节所述待测件的位置；所述光学系统设置于所述探针台的上方，用于与所述计算控制系统相互配合以定位所述待测件的失效点位置；所述电源系统设置于所述箱体外并通过导线与所述探针台电性连接，用于对所述待测件进行供电；所述计算机控制系统设置于所述箱体外并通过导线与所述探针台、所述光学系统及所述电源系统电性连接，用于控制所述电源系统对所述待测件的供电模式，所述供电模式包括向所述待测件提供正向电压或反向电压。

3、优选地，所述箱体为单面可开合的六面体型结构。

4、优选地，所述箱体的内壁上涂覆有黑色吸光材料，所述黑色吸光材料的吸光率大于99％。

5、优选地，所述光学系统包括物镜、导光筒、光电探测器、冷却系统及激光标记系统，所述物镜设置于所述导光筒的下方，所述光电探测器设置于所述导光筒的上方，所述冷却系统和所述激光标记系统分别设置于所述光电探测器的左右两侧。

6、优选地，所述导光筒内安装有补光系统。

7、优选地，所述激光标记系统的光源包括氦氖激光、二氧化碳激光、yag激光和半导体激光中的至少一种。

8、优选地，所述探针台上方设置有至少两根探针。

9、优选地，所述光电探测器的光谱响应范围为100-2000nm。

10、优选地，所述微光显微镜系统还包括第一显示器和第二显示器，所述第一显示器设置于所述箱体内并与所述计算机控制系统通过导线电性连接，所述第二显示器设置于箱体外并与所述计算机控制系统通过导线电性连接。

11、本申请还提供一种微光显微镜系统的工作方法，应用上述的微光显微镜系统，所述微光显微镜系统的工作方法包括：

12、将待测件固定于探针台上，通过计算机控制系统判定所述待测件的正负极并控制电源系统给所述待测件施加正向电压，若所述待测件出现短路或与正常待测件的正向电压值不一致，则继续通过所述计算机控制系统控制所述电源系统给所述待测件施加反向电压，以获取所述待测件的反向漏电流的大小，若所述反向漏电流的大小范围为1na-100μa，则判定所述待测件存在漏电失效；

13、通过移动、旋转探针台，调整所述待测件的位置，使所述待测件的位置与光学系统的光路在同一竖直水平线上；

14、采用所述光学系统获取待测件的光信息并进行光电转化，将光电转化后的结果传输到计算机控制系统，通过计算控制系统进行图像处理，得到所述待测件的发光图像，所述发光图像中包括由失效点产生的亮点；

15、将所述发光图像与所述待测件的光学图像进行叠加，然后将所述亮点在所述光学图像中的位置定位为所述失效点的位置。

16、与现有技术相比，本发明提供的一种微光显微镜系统及其工作方法，具备以下有益效果是：

17、本发明的微光显微镜系统及其工作方法，直接将待测样品固定在探针台上，通过计算机控制系统控制电源系统切换对待测件的供电模式，对不同供电模式下待测件的电参数进行分析以判断待测件是否存在漏电失效的问题，在判断待测件漏电失效后自动采用微光显微定位到待测件失效点的位置，兼具基础电性测试与失效点定位的功能，且无需人工手动切换待测件的供电模式，极大提高了待测件失效点定位检测的效率。而且，本发明的微光显微镜系统的光学系统中还设置有激光标记系统，激光标记系统能够在检测出待测件失效点位置之后，自动对待测件失效点位置边缘区域进行激光标记，方便后续对待测件进行切割以对失效点的位置区域分析，能够提高对待测件失效点进行定位与分析的效率。

技术特征：

1.一种微光显微镜系统，其特征在于，包括：箱体，减震台、探针台、光学系统、电源系统及计算机控制系统，所述减震台固定于所述箱体内侧的底部；所述探针台设置于所述减震台的上方，用于固定待测件，所述探针台内还设置有至少一个伺服电机，用于控制所述待测件移动、旋转，以便调节所述待测件的位置；所述光学系统设置于所述探针台的上方，用于与所述计算控制系统相互配合，以定位所述待测件的失效点位置；所述电源系统设置于所述箱体外并通过导线与所述探针台电性连接，用于对所述待测件进行供电；所述计算机控制系统设置于所述箱体外并通过导线与所述探针台、所述光学系统及所述电源系统电性连接，用于控制所述电源系统对所述待测件的供电模式，所述供电模式包括向所述待测件提供正向电压或反向电压。

2.根据权利要求1所述的微光显微镜系统，其特征在于，所述箱体为单面可开合的六面体型结构。

3.根据权利要求1所述的微光显微镜系统，其特征在于，所述箱体的内壁上涂覆有黑色吸光材料，所述黑色吸光材料的吸光率大于99％。

4.根据权利要求1所述的微光显微镜系统，其特征在于，所述光学系统包括物镜、导光筒、光电探测器、冷却系统及激光标记系统，所述物镜设置于所述导光筒的下方，所述光电探测器设置于所述导光筒的上方，所述冷却系统和所述激光标记系统分别设置于所述光电探测器的左右两侧。

5.根据权利要求4所述的微光显微镜系统，其特征在于，所述导光筒内安装有补光系统。

6.根据权利要求4所述的微光显微镜系统，其特征在于，所述激光标记系统的光源包括氦氖激光、二氧化碳激光、yag激光和半导体激光中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的微光显微镜系统，其特征在于，所述探针台上方设置有至少两根探针。

8.根据权利要求1所述的微光显微镜系统，其特征在于，所述光电探测器的光谱响应范围为100-2000nm。

9.根据权利要求1所述的一种微光显微镜系统，其特征在于，所述微光显微镜系统还包括第一显示器和第二显示器，所述第一显示器设置于所述箱体内并与所述计算机控制系统通过导线电性连接，所述第二显示器设置于箱体外并与所述计算机控制系统通过导线电性连接。

10.一种微光显微镜系统的工作方法，应用于如权利要求1-9所述的微光显微镜系统，其特征在于，所述微光显微镜系统的工作方法包括：将待测件固定于探针台上，通过计算机控制系统判定所述待测件的正负极并控制电源系统给所述待测件施加正向电压，若所述待测件出现短路或与正常待测件的正向电压值不一致，则继续通过所述计算机控制系统控制所述电源系统给所述待测件施加反向电压，以获取所述待测件的反向漏电流的大小，若所述反向漏电流的大小范围为1na-100μa，则判定所述待测件存在漏电失效；

技术总结
本发明属于半导体器件检测领域，具体涉及一种微光显微镜系统及其工作方法，其中，微光显微镜系统包括：箱体，减震台、探针台、光学系统、电源系统及计算机控制系统，减震台固定于箱体内侧的底部，探针台设置于减震台的上方，用于固定和移动待测件，光学系统设置于探针台的上方，用于与计算控制系统相互配合，以定位所述待测件的失效点位置，电源系统设置于箱体外并通过导线与探针台电性连接，用于对待测件进行供电，计算机控制系统设置于箱体外并通过导线与探针台、光学系统及电源系统电性连接，用于控制电源系统对待测件的供电模式。本发明的微光显微镜系统无需手动切换待测件的供电模式，能够提高对待测件失效点进行定位检测的效率。

技术研发人员：方方,林凯旋,梁胜华,伍芷莹,邬晶
受保护的技术使用者：广东金鉴实验室科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15