故障注入装置及方法与流程

本技术涉及半导体器件，尤其涉及一种对半导体器件的故障注入装置及方法。

背景技术：

1、故障注入技术在半导体器件的可靠性和安全性测试中起着重要作用。当前，向半导体器件注入故障的主要方式是疲劳试验，也即，对半导体器件进行长时间的压力测试，使得半导体器件能够模拟真实使用过程的故障状态。然而，这种故障注入方式，需要较长的时间，导致故障注入效率低下。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种故障注入装置及方法，用于向半导体器件注入故障，能够提高故障注入效率。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种故障注入装置，包括：发光单元，发光单元用于输出第一光束和第二光束；第一光输出单元，第一光输出单元与发光单元连接，第一光输出单元用于将第一光束投射到半导体器件的第一区域，以使第一区域发生第一故障；第二光输出单元，第二光输出单元与发光单元连接，第二光输出单元用于将第二光束投射到半导体器件的第二区域，以使第二区域发生第二故障。

4、本技术实施例提供的故障注入装置中，发光单元能够同时输出第一光束和第二光束，第一光输出单元通过与发光单元连接，实现将第一光束投射到半导体器件的第一区域，以使第一区域发生第一故障，第二光输出单元通过与发光单元连接，实现将第二光束投射到半导体器件的第二区域，以使第二区域发生第二故障。由于光束投射到半导体器件上便可以触发半导体器件发生故障，因此，使用本技术实施例提供的故障注入装置向半导体器件注入故障时，能够显著提高故障注入效率。另外，在向半导体器件注入故障时，由于可以同时向半导体器件的两个不同区域投射光束，从而使半导体器件的两个不同区域同时发生故障，因此，不仅可以进一步提高故障注入效率，还可以提高半导体器件所产生故障的类型多样性。

5、在一种可能的实现方式中，发光单元包括：光源；分束器组件，光源通过分束器组件与第一光输出单元和第二光输出单元连接，分束器组件用于根据光源发出的原始光束输出第一光束和第二光束。

6、该实现方式，通过一个发光单元同时输出两个光束，有助于降低故障注入装置的成本。

7、另一种可能的实现方式中，故障注入装置还包括：能量检测单元，能量检测单元通过分束器组件与光源连接，分束器组件还用于根据光源发出的原始光束输出第三光束，能量检测装置用于根据第三光束检测光源发出原始光束的能量值确定光源发出的原始光束的能量值。

8、该实现方式，通过能量检测单元检测光源发出原始光束的能量值，从而实现能够实时检测光源发出的原始光束的能量值，以判断光源发出的原始光束的能量值是否稳定，进而可以在原始光束的能量值稳定时，再向半导体器件注入故障，避免由于注入到半导体器件上的第一光束、第二光束的能量不足而无法触发故障，或者由于第一光束、第二光束的能量过大而损坏半导体器件。

9、另一种可能的实现方式中，分束器组件，包括：第一分束器，第一分束器的第一输入端与光源连接，第一分束器的第一输出端与能量检测单元连接；第二分束器，第二分束器的第二输入端与第一分束器的第二输出端连接，第二分束器的第三输出端与第一光输出单元连接，第二分束器的第四输出端与第二光输出单元连接。

10、该实现方式，通过两个分束器输出三个光束，相对于通过一个分束器输出三个光束，不仅有助于避免能量损耗，还有助于控制不同光束之间的能量比，从而为不同光束分配合适的能量值，进而实现进一步降低能量损耗。

11、另一种可能的实现方式中，第一光束和第二光束的能量和与第三光束的能量之比为95-99.5。

12、该实现方式中，通过设置能量比为95-99.5，有助于保证在能够检测到能量值的基础上，避免能量损耗。

13、另一种可能的实现方式中，第二分束器包括光纤分束器或偏振分束器。

14、另一种可能的实现方式中，发光单元包括第一光源和第二光源，第一光源与第一光输出单元连接，以向第一光输出单元输出第一光束，第二光源与第二光输出单元连接，以向第二光输出单元输出第二光束。该实现方式，有助于更加精准的控制投射到半导体器件上的光束的脉冲强度，从而保证投射到半导体器件上的光束的脉冲强度既可以触发半导体器件发生故障，又不会导致半导体器件产生不可逆损伤。

15、另一种可能的实现方式中，故障注入装置还包括：能量管理单元，能量管理单元与能量检测单元连接，能量管理单元用于在能量检测单元检测到光源发出的原始光束的能量值满足预设条件的情况下，控制第一光输出单元输出第一光束和/或控制第二光输出单元输出第二光束。

16、该实现方式中，通过设置故障注入装置包括能量管理单元，实现根据光源发出原始光束的能量值控制光输出单元是否向半导体器件投射光束，从而有助于保证投射到半导体器件的光束既可以触发半导体器件发生故障，又不会导致半导体器件产生不可逆损伤。

17、另一种可能的实现方式中，故障注入装置包括：第一光开关，第二分束器的第三输出端通过第一光开关与第一光输出单元连接；第二光开关，第二分束器的第四输出端通过第二光开关与第二光输出单元连接；第一光开关和第二光开关分别用于控制第一光束和第二光束是否投射至第一区域和第二区域。

18、该实现方式中，通过设置故障注入装置包括第一光开关和第二光开关，这样，可以分别控制第一光输出单元和第二关光输出单元是否输出光束，进而控制投射到半导体器件上的光束数量。

19、另一种可能的实现方式中，能量管理单元包括：控制装置，控制装置与能量检测单元、第一光开关以及第二光开关均电连接，控制装置用于在能量检测单元检测到光源发出原始光束的能量值满足预设条件的情况下，控制第一光开关和/或第二光开关打开。

20、该实现方式中，通过光开关控制第二分束器与光输出单元之间是否连通，从而控制光束是否进行光输出单元，进而控制光输出单元是否输出光束，结构简单，易于实现。此外，在能量检测单元检测到光束的能量值满足预设条件时，电控制光开关打开，有助于提高控制的便利性和自动化程度。

21、另一种可能的实现方式中，控制装置包括：执行器，执行器与能量检测单元、第一光开关以及第二光开关均电连接；光电器件，能量检测单元还与光电器件连接，能量检测单元用于将第三光束发送至光电器件；光电器件与执行器电连接，光电器件用于根据第三光束检测光源发出的原始光束的脉冲数量，执行器用于在光源发出的原始光束的脉冲数量达到设定值时，控制第一光开关和/或第二光开关关闭。

22、该实现方式中，通过光电器件确定光源发出的原始光束的脉冲数量，从而得到投射到半导体器件上的第一光束、第二光束的脉冲数量，进而实现监控投射到半导体器件上的光束的脉冲数量，避免由于脉冲能量不足而无法触发故障，或者由于脉冲能量过大而损坏半导体器件。此外，通过设置光源发出的原始光束的脉冲数量达到设定值时由执行器电关闭光开关，从而实现自动控制投射到半导体器件上的脉冲数量，不仅有助于保证投射到半导体器件上的光束可以触发故障，还可以避免损坏半导体器件。

23、另一种可能的实现方式中，故障注入装置还包括距离测量单元，距离测量单元用于检测第一光输出单元的输出端口与第一区域之间的距离。

24、该实现方式中，通过设置故障注入装置包括距离测量单元，可以在向半导体器件投射光束前，监测光输出单元(即第一光输出单元、第二光输出单元)的输出端口与待投射区域(即第一区域、第二区域)之间的距离，从而确定光输出单元投射的光束与待投射区域是否垂直，进而在未垂直时及时调整光输出单元，使得光输出单元投射的光束与待投射区域垂直。

25、另一种可能的实现方式中，第一光输出单元的输出端口和第一区域之间的距离，与第二光输出单元的输出端口和第二区域之间的距离相等。

26、该实现方式中，可以通过一个距离测量单元测得多个光输出单元的输出端口分别与各自的待投射区域之间的距离，有助于简化故障注入装置，降低成本。

27、另一种可能的实现方式中，距离测量单元，包括：光学测距仪，光学测距仪用于输出测量光线；耦合装置，光学测距仪通过耦合装置传输测量光线，耦合装置用于将测量光线与第一光束同轴输出，光学测距仪用于根据测量光线在第一区域上的反射光线返回至光学测距仪的时间，确定第一光输出单元与第一区域之间的距离。

28、该实现方式中，通过光学测距仪输出测量光线，并通过耦合装置将测量光线调整为第一光束的同轴光线，这样，便可以使得光学测距仪确定的距离等于第一光输出单元的输出端口与第一区域之间的距离，提高了距离测量的准确性。

29、另一种可能的实现方式中，耦合装置包括：光耦合镜，光耦合镜设置在第一光束的光路上，光耦合镜被配置为允许第一光束穿过，并向第一区域反射来自光学测距仪的测量光线。

30、该实现方式中，将光耦合镜作为耦合装置，结构简单，成本低，且易于实现。

31、另一种可能的实现方式中，第一光输出单元包括反射镜，反射镜用于将第一光束和测量光线向第一区域反射。

32、该实现方式中，通过设置第一光输出单元包括反射镜，这样，第一光输出单元便可以与半导体器件的第一区域平行设置，有助于减少第一光输出单元在水平方向上占用的空间，进而有助于减少故障注入装置的水平方向上的尺寸。

33、另一种可能的实现方式中，故障注入装置还包括：调节装置，调节装置与反射镜连接，调节装置用于驱动反射镜转动，以调节第一光束与第一区域所在平面的夹角。

34、该实现方式中，在第一光束与第一区域未垂直时，可以通过调整装置驱动反射镜转动，以调节第一光束与第一区域所在平面的夹角，使得第一光束可以垂直于第一区域。

35、另一种可能的实现方式中，发光单元用于输出多个光束，多个光束包括第一光束和第二光束；故障注入装置还包括：多个光输出单元，多个光输出单元用于将多个光束分别投射到半导体器件的多个区域，以使多个区域发生多个故障；其中，多个光输出单元包括第一光输出单元和第二光输出单元，多个区域包括第一区域和第二区域。

36、可以理解的，第一光束和第二光束可以是多个光束中的任意两个光束。

37、该实现方式中，通过设置发光单元用于输出多个光束，故障注入装置包括多个光输出单元，从而可以实现向半导体器件同时注入多个故障。

38、另一种可能的实现方式中，故障注入装置还包括：第一移动装置，第一光输出单元通过第一移动装置与第二光输出单元连接，第一移动装置用于驱动第一光输出单元相对于第二光输出单元移动，以使得第一光输出单元对准第一区域，并且第二光输出单元对准第二区域。

39、该实现方式中，通过第一移动装置调整第一光输出单元和第二光输出单元之间的距离，从而使得第一光输出单元和第二光输出单元可以对准半导体器件的不同区域，进而向半导体器件的不同区域投射光束。

40、另一种可能的实现方式中，故障注入装置还包括：基座，基座用于固定半导体器件；第二移动装置，第二移动装置与基座连接，第一光输出单元和第二光输出单元设置在第二移动装置上，第二移动装置用于驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第一方向移动；其中，第一方向与预设平面平行，预设平面为半导体器件的第一区域、第二区域所在的平面。

41、该实现方式，在向半导体器件注入故障时，半导体器件设置于基座上，第二移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元移动，从而调整光输出单元与半导体器件之间的距离，进而使得投射到第一区域、第二区域的光束的强度既能够使第一区域、第二区域发生故障，又不会损坏第一区域、第二区域。

42、另一种可能的实现方式中，故障注入装置还包括第三移动装置，第三移动装置与基座连接，第三移动装置与第二移动装置连接，第三移动装置用于驱动第二移动装置沿第二方向移动；第二方向与预设平面垂直、且与第一方向垂直。

43、该实现方式中，故障注入装置还包括第三移动装置，通过第三移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第二方向移动，从而调整光输出单元与半导体器件之间的距离，进而使得投射到第一区域、第二区域的光束的强度既能够使第一区域、第二区域发生故障，又不会损坏第一区域、第二区域。

44、另一种可能的实现方式中，移动单元包括第四移动装置，第四移动装置与基座连接，第三移动装置设置在第四移动装置上，第四移动装置用于驱动第三移动装置沿第三方向移动；第三方向与预设平面平行。

45、该实现方式中，移动单元包括第四移动装置，通过第四移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第三方向移动，从而调整光输出单元与半导体器件之间的距离，进而使得投射到第一区域、第二区域的光束的强度既能够使第一区域、第二区域发生故障，又不会损坏第一区域、第二区域。

46、第二方面，提供了一种故障注入方法，用于第一方面提供的任意一种故障注入装置，该方法包括：发光单元向第一光输出单元输出第一光束，并向第二光输出单元输出第二光束；第一光输出单元将第一光束投射到半导体器件的第一区域，以使第一区域发生第一故障；第二光输出单元将第二光束投射到半导体器件的第二区域，以使第二区域发生第二故障。

47、在一种可能的实现方式中，该方法还包括：发光单元向能量检测单元输出第三光束；能量检测单元根据第三光束确定发光单元发出的原始光束的能量值。

48、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：能量检测单元输出的原始光束的能量值。

49、另一种可能的实现方式中，第一光束和第二光束的能量和与第三光束的能量之比为95-99.5。

50、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：在能量检测单元检测到发光单元发出的原始光束的能量值满足预设条件的情况下，能量管理单元控制第一光输出单元输出第一光束和/或第二光输出单元输出第二光束。

51、另一种可能的实现方式中，能量管理单元控制第一光输出单元输出第一光束，包括：能量管理单元的控制装置控制第一光开关打开。

52、另一种可能的实现方式中，能量管理单元控制第二光输出单元输出第二光束，包括：能量管理单元的控制装置控制第二光开关打开。

53、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：光电器件接收能量检测单元发送的第三光束；光电器件根据第三光束检测光源发出的原始光束的脉冲数量；在光源发出的原始光束的脉冲数量达到预定值的情况下，执行器控制第一光开关和/或第二光开关关闭。

54、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：距离测量单元检测第一光输出单元与第一区域之间的距离。

55、另一种可能的实现方式中，距离测量单元检测第一光输出单元与第一区域之间的距离，包括：距离测量单元的光学测距仪输出测量光线；光学测距仪根据测量光线在第一区域上的反射光线确定第一光输出单元与第一区域之间的距离。

56、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：距离测量单元输出第一光输出单元与第一区域之间的距离。

57、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：调整装置驱动反射镜转动，以使第一光束与第一区域所在平面的夹角与90度之间的差值小于角度阈值。

58、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：第一移动装置驱动第一光输出单元相对于第二光输出单元移动，以使得第一光输出单元对准第一区域，且第二光输出单元对准第二区域。

59、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：第二移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第一方向移动，以使第一光输出单元与第一区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值，第二光输出单元与第二区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值。

60、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：第三移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第二方向移动，以使第一光输出单元与第一区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值，第二光输出单元与第二区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值。

61、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：第四移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第三方向移动，以使第一光输出单元与第一区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值，第二光输出单元与第二区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值。

62、另一种可能的实现方式中，半导体器件设置于计算设备上，计算设备处于运行状态。

63、第三方面，提供了一种故障注入设备，包括：如第一方面提供的任意一种故障注入装置和控制单元，控制单元与故障注入装置电连接；控制单元用于响应于接收到的控制指令，控制故障注入装置向半导体器件的第一区域投射第一激光束，以使第一区域发生第一故障，以及控制故障注入装置向半导体器件的第二区域投射第二激光束，以使第二区域发生第二故障。

64、在一种可能的实现方式中，控制单元包括光控制器，光控制器与发光单元电连接，光控制器用于控制故障注入装置的发光单元输出第一光束和第二光束。

65、另一种可能的实现方式中，控制单元包括驱动控制器，驱动控制器与故障注入装置的第一移动装置电连接，驱动控制器用于控制故障注入装置的第一移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元移动。

66、另一种可能的实现方式中，驱动控制器还用于控制故障注入装置的调整装置驱动反射镜转动，以调节第一光束与第一区域所在平面的夹角。

67、另一种可能的实现方式中，驱动控制器还用于控制故障注入装置的第二移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第一方向移动。

68、另一种可能的实现方式中，驱动控制器还用于控制故障注入装置的第三移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第二方向移动。

69、另一种可能的实现方式中，驱动控制器还用于控制故障注入装置的第四移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第三方向移动。

70、第四方面，提供了一种故障注入系统，包括：第三方面提供的任意一种故障注入设备和电子设备，故障注入设备的控制单元与电子设备通信连接；电子设备用于向控制单元发送控制指令，控制单元用于响应于控制指令，控制故障注入装置向半导体器件的第一区域投射第一激光束，以使第一区域发生第一故障，以及控制故障注入装置向半导体器件的第二区域投射第二激光束，以使第二区域发生第二故障。

71、在一种可能的实现方式中，故障注入设备的能量检测单元与电子设备通信连接，电子设备用于接收能量检测单元输出的发光单元发出的原始光束的能量值。

72、在一种可能的实现方式中，故障注入设备的能量管理单元与电子设备通信连接，电子设备用于接收能量管理单元输出的发光单元发出的原始光束的脉冲数量。

73、在一种可能的实现方式中，故障注入设备的距离测量单元与电子设备通信连接，电子设备用于接收距离测量电源输出的第一光输出单元与第一区域之间的距离。

74、第五方面，提供了一种故障注入方法，用于电子设备，电子设备与第三方面提供的任意一种故障注入设备的控制单元通信连接；该方法包括：电子设备向控制单元发送控制指令，控制指令用于指示控制单元控制故障注入装置向半导体器件的第一区域投射第一激光束，以使第一区域发生第一故障，以及控制故障注入装置向半导体器件的第二区域投射第二激光束，以使第二区域发生第二故障。

75、在一种可能的实现方式中，电子设备向控制单元发送控制指令，包括：电子设备向光控制器发送发射指令，发射指令用于指示光控制器控制故障注入装置的发光单元输出第一光束和第二光束。

76、另一种可能的实现方式中，电子设备向控制单元发送控制指令，包括：电子设备向驱动控制器发送驱动指令，驱动指令用于指示驱动控制器控制故障注入装置的第一移动装置驱动第一光输出单元相对于第二光输出单元移动，以使得第一光输出单元对准第一区域，且第二光输出单元对准第二区域。

77、另一种可能的实现方式中，驱动指令还用于指示驱动控制器控制故障注入装置的第二移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第一方向移动，以使第一光输出单元与第一区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值，第二光输出单元与第二区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值。

78、另一种可能的实现方式中，驱动指令还用于指示驱动控制器控制故障注入装置的第三移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第二方向移动，以使第一光输出单元与第一区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值，第二光输出单元与第二区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值。

79、另一种可能的实现方式中，驱动指令还用于指示驱动控制器控制故障注入装置的第四移动装置驱动第一光输出单元和第二光输出单元沿第三方向移动，以使第一光输出单元与第一区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值，第二光输出单元与第二区域之间的距离与参考距离的差值小于或等于差值阈值。

80、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：电子设备向距离测量单元发送检测指令，检测指令用于指示距离测量单元检测第一光输出单元与半导体器件的第一区域之间的距离。

81、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：电子设备向控制单元发送旋转指令，旋转指令用于指示调整装置驱动第一光输出单元的反射镜转动。

82、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：电子设备接收到距离测量单元发送的距离值；电子设备输出距离值。

83、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：电子设备接收能量检测单元发送的原始光束的能量值；电子设备输出原始光束能量值。

84、另一种可能的实现方式中，该方法还包括：电子设备接收能量管理单元发送的原始光束的脉冲数量；电子设备输出原始光束的脉冲数量。

85、第六方面，提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，处理器与存储器连接。存储器用于存储计算机执行指令，处理器执行存储器存储的计算机执行指令，从而实现第五方面提供的任意一种方法。

86、第七方面，提供了一种芯片，芯片包括：处理器和接口电路；接口电路，用于接收代码指令并传输至处理器；处理器，用于运行代码指令以执行上述第五方面提供的任意一种方法。

87、第八方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机执行指令，当计算机执行指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第五方面提供的任意一种方法。

88、第九方面，提供了一种计算机程序产品，包括：计算机执行指令，当计算机执行指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第五方面提供的任意一种方法。

89、其中，第二方面至第九方面中任一种实现方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。