被試験デバイスの分析のためのシステムおよび被試験デバイスをテストする方法
【課題】ビア、例えばＴＳＶの中のボイドのような故障を検出するために熱画像を調べる装置、方法を提供する。
【解決手段】制御された量の熱が光ビームを用いてスタックダイ中に注入され、伝搬された熱は、ダイの反対側からＬＩＴカメラで測定される。得られた熱画像は、既知のスタックレイヤからの位相シフトを較正するのに用いられるよう、またはスタックダイ中の欠陥を特定するのに用いられるよう、その特性が得られる。本プロセスは、将来のテストのためのレファレンスを生成するために、スタックの中のそれぞれのダイについて繰り返され得る。
【解決手段】制御された量の熱が光ビームを用いてスタックダイ中に注入され、伝搬された熱は、ダイの反対側からＬＩＴカメラで測定される。得られた熱画像は、既知のスタックレイヤからの位相シフトを較正するのに用いられるよう、またはスタックダイ中の欠陥を特定するのに用いられるよう、その特性が得られる。本プロセスは、将来のテストのためのレファレンスを生成するために、スタックの中のそれぞれのダイについて繰り返され得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの欠陥特定分析の分野に属し、そのような欠陥特定のための較正装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの設計および検証段階では、さまざまな欠陥、または欠陥につながり得る、チップ設計上、問題がある領域がないかテストすることが重要である。欠陥のうちの一つのカテゴリーとして、局所的な発熱を引き起こす欠陥がある。このテスト段階において、そのような欠陥を特定することが重要である。局所的な発熱欠陥を特定する方法として、ロックインサーモグラフィ（lock in thermography, ＬＩＴ）と呼ばれるものがある。本願の出願人であるカリフォルニア州フレモントのDCG Systems, Inc.から入手可能な現在の製品はこの手法を利用しており、ＥＬＩＴＥと呼ばれる。ＬＩＴという語は、ロックインアンプを用いて非常に小さな発熱バラツキを試料から検出する非破壊技術をさす。このシステムは、チップ内で局所的な発熱を起こす欠陥をつきとめ、その「位置特定」を行う、すなわちその位置座標を求める。
【０００３】
設計検証のあいだになされる他の種類のテストは、熱レーザ刺激（ＴＬＳまたは静的レーザ刺激の略としてＳＬＳ）と呼ばれる。この技術を用いて本願出願人から入手可能な現在の製品は、ＭＥＲＩＤＩＡＮまたはＴｒｉＶｉｓｉｏｎと呼ばれる。ＴＬＳという語は、レーザ（例えば波長１３４０ｎｍのレーザ）を用いて半導体集積回路（ＩＣ）上を局所的に加熱することによって、ＩＣのパフォーマンスに対する加熱の影響をテストすることをいう。このようなシステムにおいて、対象となるＩＣは、電気的にテスタに接続され、電気的テスト信号を与えられる。レーザ源を用いて局所的な加熱を行い、このテスタを用いて加熱に対するＩＣの電気的反応を調べる。すなわち、レーザ加熱を伴う場合および伴わない場合の電気的テスト信号に対するＩＣの反応が、ＩＣの電気的出力を検査することによって比較される。従来のＴＬＳにおいては、連続波レーザを用いて被試験デバイスに熱を発生させる。この技術を用いてデバイス中の金属部の短絡を検出することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複雑でスタックダイのデバイスが進歩するに従い、従来の技術を用いてデバイスをテストすることがますます難しくなる。また、最近のスタックダイアーキテクチャは、シリコン貫通ビア（ＴＳＶ）と呼ばれる構造を採用する。ＴＳＶは、高いアスペクト比を有するので、導電材料でこれらを均一に埋めることは難しい。しかし適切に埋められていないＴＳＶは、デバイス性能の低下やさらには誤動作にまでつながり得る。したがってこのようなデバイスをテストする助けとなるような新規で改良された技術および装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下の要約は、本開示のいくつかの局面および特徴の基本的な理解を促すために記載されている。この要約は、本発明の広範な概観ではなく、よって本発明の主要なまたは重要な要素を具体的に特定するよう意図されておらず、本発明の範囲を定めるよう意図されていない。その唯一の目的は、以下に示されるより詳細な説明の前に簡略化された形で本発明のいくつかの概念を提示することである。
【０００６】
本発明の局面によれば、制御された量の熱が光ビームを用いてスタックダイ中に注入され、伝搬された熱は、ダイの反対側から熱センサで測定される。得られた熱画像は、既知のスタックレイヤから位相シフトを較正するのに用いられるよう、特性が求められ得て、または、スタックダイ中の欠陥を特定するために用いられ得る。本プロセスは、将来のテストのためのレファレンスを生成するために、スタックの中のそれぞれのダイについて繰り返され得る。熱画像は、ビア、例えばＴＳＶの中のボイドのような故障を検出するために調べられ得る。
【０００７】
本発明の局面によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）の分析のためのシステムが提供され、前記ＤＵＴを支持するためのテストベンチと、所定量のエネルギーを前記ＤＵＴ上の局所的なスポットに、前記ＤＵＴの一方の側から届けるよう配置された熱源と、前記ＤＵＴの他方の側を画像化するよう配置された熱画像化システムと、前記熱源を動作させることによって、前記所定量のエネルギーを送り、前記熱画像化システムから出力信号を受け取るコントローラとを備える。前記熱源は、レーザ光源のような光源を備える。開示された実施形態によれば、前記コントローラは、前記光源をロックイン周波数ｆ１で動作させ、前記熱画像化システムをロックイン周波数ｆ２で動作させる。ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍であり得る。前記熱画像化システムは、赤外カメラを備えてもよく、前記熱源はさらに可動ステージと、前記可動ステージに結合された光学スキャナであって、前記光学スキャナは、前記光源の出力を受け取り、前記出力を前記ＤＵＴ上の特定のスポットへ導く、光学スキャナと、前記出力を前記ＤＵＴ上の前記特定のスポットへ収束させる対物レンズとを備えてもよい。
【０００８】
さらなる局面によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）の分析のためのシステムが開示され、前記ＤＵＴを支持するためのテストベンチと、ロックイン周波数ｆ１において動作し、前記ＤＵＴ上にパルスレーザ光ビームを前記ＤＵＴの一方の側から届けるよう配置されたロックインレーザ光源と、ロックイン周波数ｆ２で動作し、前記ＤＵＴの他方の側を画像化するよう配置されたロックインサーマル画像化システムと、前記ロックイン周波数ｆ１で前記光源を動作させ、前記ロックイン周波数ｆ２で前記サーマル画像化システムを動作させるコントローラとを備える。開示された実施形態において、前記コントローラは、ロックイン周波数ｆ１のトリガ信号を前記ロックインレーザ光源に出力し、ロックイン周波数ｆ２のトリガ信号を前記ロックインサーマル画像化システムに出力し、ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である。前記ロックインレーザ光源は、前記ロックイン周波数ｆ１のトリガ信号を受け取り、パルスレーザ光ビームを発生する励起源と、前記パルスレーザ光ビームを受け取り、前記ＤＵＴ上の指定された位置に導くスキャンユニットと、前記指定された位置上に前記パルスレーザ光ビームを収束させる対物レンズとを備える。前記ロックイン熱画像化システムは、赤外カメラを備える。
【０００９】
さらなる他の局面によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）をテストする方法が提供され、この方法は、前記ＤＵＴをテストベンチ上に配置することと、前記ＤＵＴの一方の側に指定されたスポットを照射することと、前記ＤＵＴの他方の側の熱画像を得ることと、前記熱画像を分析することによって、前記ＤＵＴ内の熱の熱伝搬の特性を求めることを含む。指定されたスポットを照射することは、一連の周波数ｆ１のレーザ光パルスを伝えることを含み得て、熱画像を取得することは、周波数ｆ２において一連の画像を取得することを含み得る。この方法は、周波数ｆ１およびｆ２を同期させることをさらに含み得て、ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である。この方法は、前記一連のパルスを前記ＤＵＴ内の所定の深さに収束させることをさらに含み得る。前記指定されたスポットは、少なくとも１つのシリコン貫通ビア（ＴＳＶ）を含み、前記方法は、前記熱画像をレファレンス熱画像と比較することによって、前記ＴＳＶ中の欠陥を調べることをさらに含み得る。前記方法は、前記ＤＵＴのさまざまなレイヤ内の熱の熱伝搬のレファレンスデータベースを組み立てることをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を示し、ＩＣデバイスをテストするための構成を示す図である。
【図２】８ダイスタックについての実験結果を示す図である。
【図３】熱伝搬特性が得られた後で被試験デバイスをテストする実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の他の局面および特徴は、図面を参照する詳細な説明から明らかとなろう。詳細な説明および図面は、特許請求の範囲によって規定される本発明の、さまざまな実施形態のさまざまな非限定的実施例を提供することに注意されたい。
【００１２】
ここに援用され本明細書の一部をなす添付の図面は、さまざまな実施形態を例示し、本明細書の記載と共に、本発明の原理を説明し図示する働きをする。本図面は、例示的実施形態の主要な特徴を概略的に図示するよう意図されている。図面は、実際の実施形態のあらゆる特徴を図示するようには意図されておらず、図示された要素の相対的な寸法を示すようにも意図されておらず、よって原寸に比例していない。
【００１３】
本発明の実施形態は、マイクロメーターのスポットサイズの熱源を用いて熱的欠陥分析を可能にし、ＩＣおよびスタックダイの分析のための較正方法を提供する。本発明の実施形態によれば、レーザ、レーザダイオードなどのような光源が用いられることによって、ダイの中で局所的な加熱が行われる。この局所的な加熱は、例えば、ダイの反対側からの熱放射画像取得を用いて調べられる。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、ロックインサーマルレーザ刺激は、ロックイン熱放射と組み合わせることによって、ＩＣ設計を検査できる。一つの工程がデバイスの一方の側から実行され、もう一つの工程がデバイスの反対側から同時にかつ同期して実行される。
【００１５】
ある実施形態によれば、レーザパルス（例えば波長１３４０ｎｍまたはシリコンのバンドギャップである１０６４ｎｍより長い任意の波長）が、与えられたロックイン周波数においてＩＣの与えられた位置に向けられることによって、ＩＣ内に局所的な加熱を起こす。光学システム、すなわち対物レンズなどが用いられて、ＩＣ内の任意の深さにおいてビームをフォーカスさせることができる。熱は、熱カメラ、例えば赤外（ＩＲ）カメラによって反対側から検出される。熱カメラは、ロックインモードでも動作する。カメラの動作周波数は、レーザロックイン周波数の少なくとも４倍であるが、これはナイキストシャノンのサンプリング定理による。両方のシステムがロックインモードで動作するという事実によって、より高い感度が可能になる。
【００１６】
この手法は、スタックダイを通した熱伝搬の較正プロセスのために、より具体的には位相シフト分析のために利用できる。従来のＬＩＴテストにおいては、励起源は、電気信号をＩＣに供給する電源である。物理的な欠陥によってスタックダイの中に局所的な熱が発生し、これは熱センサを用いるＬＩＴシステムによってＩＣ表面において検出される。ＩＣのさまざまなレイヤを通して伝搬する熱波（heat wave）は、電源の位相に対して位相シフトを有する。位相シフトの量は、欠陥および表面の間にある材料の種類と、ＩＣの中の欠陥の深さとに依存する。しかし一般的には、位相シフトの量と、材料の種類および欠陥深さとの相関は、未知である。よって従来技術では、ＩＣ内の欠陥の深さを求めることは難しい。
【００１７】
本発明の実施形態の方法は、スタックダイに制御された熱を注入すること、およびその熱伝搬を熱カメラで測定することを利用し、それにより与えられた（既知の）スタックレイヤからの位相シフトを較正することができる。この動作は、スタック中のそれぞれのダイについて繰り返されることで、将来のテストのためのレファレンス（基準、参照データ）を生成する。これはそれぞれのダイを一つずつ物理的に除去し、ダイのそれぞれについて位相測定を行うことによってもなされ得る。
【００１８】
図１は、被試験デバイスであるＩＣ、ＤＵＴ１０５をテストするための構成１００を示す本発明の実施形態を示す。この構成１００は、ＤＵＴ１０５を支持するテストベンチ１１７、ＤＵＴ１０５の一方の側からＤＵＴ１０５を照らすよう配置される光学的熱源１１０、およびＤＵＴ１０５のもう一方の側を画像化するよう配置された熱画像化システム１５０を含む。光学的熱源１１０は、光源１１２、例えばレーザ、レーザダイオードなどを利用することで、所定量のエネルギーをＤＵＴ１０５内の選択された位置に送り込む。図１の図示において、光源１１２は、光パルスをスキャナ１１６に届ける。それぞれのパルスは、必要な量のエネルギーを届けるよう計算された所定の持続期間および強度を有する。スキャナ１１６は、光パルスをＤＵＴ１０５上の選択された位置に導くよう操作される。すなわち、スキャナ１１６は、スキャニングモードでは動作せず、つまりＤＵＴ１０５を走査せずに、むしろ静止（static）モードで用いられることによって光パルスを単一の選択された位置に導く。光パルスは、対物系１１８によってＤＵＴ１０５上に焦点が合わされる。
【００１９】
光パルスの焦点がＤＵＴ１０５上の選択された位置に合わされているとき、熱点（hot spot）がＤＵＴ１０５内に発生する。ＤＵＴ１０５の反対側の面に向かった熱点の伝搬は、ＤＵＴ１０５の熱点および背面の間にあるさまざまなレイヤの材料と厚さとに依存している。いったん熱が背面に伝搬したら、熱放射１４５は、熱センサ、例えばＩＲカメラ１１８によって画像化される。ＩＲカメラ１１８は、プロセッサ１５２によって制御され、ロックインモードで動作される。正確さを高めるために、この実施形態では、カメラ１１８のロックイン周波数１４０は、光源１１２のロックイン周波数１３５の少なくとも４倍に設定される。その後、熱画像は、ＤＵＴ１０５内の熱伝搬の特性を決定するために分析される。この特性決定は、熱点の位置をＤＵＴ１０５内で特定するために用いられ得る。熱点は、ＤＵＴ１０５の欠陥や設計ミスによって引き起こされる。例えば、ＤＵＴ１０５の表面を熱画像化しながら、電気的テスト信号がＤＵＴ１０５に与えられる。この電気的テスト信号は、欠陥に熱点を発生させ、この熱点は、熱画像化を用いて画像化され得る。特性決定は、ＤＵＴ１０５内の欠陥の正確な深さを求めるために用いられ得る。
【００２０】
図２は、８ダイスタックについての実験結果を示す。図２の曲線は、較正された位相と、レイヤのそれぞれについてのロックイン周波数との関係を示す。これらの曲線は、同様の構造を有するデバイスをＬＩＴテストするのに利用され得る。
【００２１】
他の例によれば、図１に示されるようなシステムは、欠陥のあるＴＳＶ（シリコン貫通ビア）の位置を特定するのに利用され得る。製造されるとき、デバイス上の全てのＴＳＶは、電気信号を適切に導くために、導電材料で適切に埋められなければならない。ＴＳＶにあるいかなるボイドも検出されなければならないが、これはボイドがＴＳＶの抵抗を増やすために、ＩＣの性能低下や故障を引き起こすからである。同時に、ＴＳＶ中のいかなるボイドも欠陥からの、または励起源１１２からの熱伝搬を遅くするか、妨げる。したがって、本発明の実施形態によれば、励起源１１２は、熱点をダイの一方の側に生じさせ、熱放射カメラがダイの表面を画像化するように配置されているもう一方の側に熱が伝搬するようにさせるために用いられる。適切な構造を有するＴＳＶ、すなわちレファレンスＴＳＶとして設定できるようなＴＳＶの中における熱伝搬は、被試験ＴＳＶにおける熱伝搬と比較され得る。もし熱伝搬が遅かったり、または熱伝達が低かったりすれば、すなわち熱画像が微弱なら、それは欠陥のあるＴＳＶを意味する。
【００２２】
図３は、熱伝搬特性が得られたあとに、ＤＵＴ３００をテストする実施形態を示す。ＤＵＴ３００は、電気的励起源３０５によって発生された周波数ｆ０の電気的励起信号３３０によって励起される（stimulated）。ある実施形態では、励起信号３３０は、ＤＵＴの動作電圧、例えば１．２Ｖ、およびロックイン周波数ｆ０に等しい振幅電圧を有する方形波である。励起信号の周波数ｆ０は、プロセッサ３１５の周波数選択部３２０によって設定され変化させられる。同期信号３３５は、プロセッサ３１５から出力され、励起源３０５に送られる。同期信号３３５は異なる周波数であってもよいが、最も簡単な構成は、励起源３０５が周波数ｆ０の電気的励起信号３３０を発生するように構成されているなら、同期信号３３５を同じ周波数ｆ０に設定することである。ＩＲカメラ３１０は、ＤＵＴ３００の選択された領域のＩＲ画像を取得するのに用いられる。カメラ３１０のフレームレートは、これには限定されないが、ふつうは周波数ｆ０よりも高く設定される。ここでは周波数ｆ０の少なくとも４倍に設定される。この動作は、自動試験装置（ＡＴＥ）によって処理され得る。すなわち、ＡＴＥが駆動信号をＤＵＴに送り、同時に、トリガ信号をコントローラおよびカメラに送る。
【００２３】
図３の構成では、ＤＵＴ３００は、励起源３０５によって繰り返し励起され、励起信号の周波数ｆ０は、周波数選択器３２０によって供給される同期信号３３５に従って変化させられる。これにより電子デバイス内において、熱点の位置、とりわけその深さ（すなわちｚ方向）がよりよく、より正確に特定できるようになる。加えて、図３の構成は、単一の位相データ点を出力せず、むしろモニタ３２５上に応答曲線全体をプロットすることを可能にする。応答曲線全体を得ることは、曲線あてはめのようなさらなる分析を可能にし、ＤＵＴ内の時間分解された放熱をよりよく理解できるようにする。特筆すべきは、理解できるように、デバイスの分解（例えばパッケージをこわして開けること。de-capsulation）およびチップの背面を薄くすることを要求するＯＢＩＣ、ＬＶＰ、ＴＲＥＭなどのような標準的なデバッグ法とは異なり、図３の構成では、テストはチップを分解する必要なしで、なされる。
【００２４】
スタックダイの集積回路デバイス、例えばシステムインパッケージの中で３次元の熱点位置特定を行うために、影響を及ぼす第２の要因が考慮されなければならない。熱点位置で発生された熱波は、異なる材料レイヤ、例えばシリコン、成形材料、ダイ接着テープなどを通って伝搬しなければならず、これらのそれぞれは異なる厚さを有する。その結果、欠陥のあるデバイスの異なるダイにおける軸の熱点位置（axial hot spot position）に依存して、デバイス表面への距離だけでなく、熱拡散長（thermal diffusion length）も変化する。したがってスタック内部の、より低いダイにおける熱点で発生された熱波は、デバイス表面に近い熱点で発生された熱波に比べて、さらなる材料レイヤを通過しなければならない。この振る舞いは、異なる熱点の位置についてある周波数範囲にわたって理論的位相シフトを計算することによって、熱点の深さを求めるのに利用され得る。一方、ここで開示されたシステムおよび方法を用いて、異なるレイヤまたは異なるデバイスの熱伝搬特性のデータベースを生成し、そのデータベースをレファレンスとして用いることによって試験されたデバイスの欠陥深さを解読（つまり計算）できる。
【００２５】
上記から理解されるように、開示された実施形態によれば、ロックインサーモグラフィを用いて、電子デバイス内において電気的構造または欠陥によって生じた熱点について定量的かつ非破壊３Ｄ（３次元）で位置を特定できる。印加されたロックイン周波数および位相シフト間の関係は、さまざまな試験デバイスおよびレイヤにおける熱伝搬の特性に基づいて求めることができる。これは、熱点が未知の厚さの単一の材料レイヤ内に埋められている場合について、および熱点がスタックダイデバイスの内部の未知の個数のダイ内に埋められている場合についてなされ得る。開示された方法は、成形材料の厚いレイヤ内に埋められている場合であっても熱点の３次元全ての位置を特定できる。
【００２６】
さらに、パッケージアーキテクチャ内のシステムの異なるダイレイヤを測定すれば、大きな位相シフト差を示すので、パッケージを通してでも欠陥のあるダイを正確につきとめることができる。複雑な温度特性を持つスタックダイの非均一な材料スタックであっても、熱伝搬特性のデータベースを構築することによって、そのような複雑なデバイスにおける欠陥の位置を正確に特定することができる。これら熱点の深さについての結果を取得および分析する方法は、開示された実施形態によって実施可能である。
【００２７】
ここで説明されたプロセスおよび技術は、特定の装置にもともと関係しているわけではなく、要素の任意の適切な組み合わせによって実現可能であることを理解されたい。さらに、ここで説明された教示に従ってさまざまなタイプの汎用デバイスが用いられ得る。またここで記載された方法ステップを実行するために専用の装置を構成するのも効果的であろう。
【００２８】
本発明は具体的な例について記載されてきたが、これら例は、全ての点において限定的というよりは例示的であると意図される。ハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアの多くの異なる組み合わせが本発明を実施するのに適切であることが当業者であれば理解できよう。さらに、本発明の他の実現方法は、明細書を考慮し、ここに開示された本発明を実施すれば、当業者には明らかであろう。明細書および実施例は例示的なものとだけ考えられるべきであると意図され、本発明の真の範囲および精神は特許請求の範囲によって規定される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの欠陥特定分析の分野に属し、そのような欠陥特定のための較正装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの設計および検証段階では、さまざまな欠陥、または欠陥につながり得る、チップ設計上、問題がある領域がないかテストすることが重要である。欠陥のうちの一つのカテゴリーとして、局所的な発熱を引き起こす欠陥がある。このテスト段階において、そのような欠陥を特定することが重要である。局所的な発熱欠陥を特定する方法として、ロックインサーモグラフィ（lock in thermography, ＬＩＴ）と呼ばれるものがある。本願の出願人であるカリフォルニア州フレモントのDCG Systems, Inc.から入手可能な現在の製品はこの手法を利用しており、ＥＬＩＴＥと呼ばれる。ＬＩＴという語は、ロックインアンプを用いて非常に小さな発熱バラツキを試料から検出する非破壊技術をさす。このシステムは、チップ内で局所的な発熱を起こす欠陥をつきとめ、その「位置特定」を行う、すなわちその位置座標を求める。
【０００３】
設計検証のあいだになされる他の種類のテストは、熱レーザ刺激（ＴＬＳまたは静的レーザ刺激の略としてＳＬＳ）と呼ばれる。この技術を用いて本願出願人から入手可能な現在の製品は、ＭＥＲＩＤＩＡＮまたはＴｒｉＶｉｓｉｏｎと呼ばれる。ＴＬＳという語は、レーザ（例えば波長１３４０ｎｍのレーザ）を用いて半導体集積回路（ＩＣ）上を局所的に加熱することによって、ＩＣのパフォーマンスに対する加熱の影響をテストすることをいう。このようなシステムにおいて、対象となるＩＣは、電気的にテスタに接続され、電気的テスト信号を与えられる。レーザ源を用いて局所的な加熱を行い、このテスタを用いて加熱に対するＩＣの電気的反応を調べる。すなわち、レーザ加熱を伴う場合および伴わない場合の電気的テスト信号に対するＩＣの反応が、ＩＣの電気的出力を検査することによって比較される。従来のＴＬＳにおいては、連続波レーザを用いて被試験デバイスに熱を発生させる。この技術を用いてデバイス中の金属部の短絡を検出することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複雑でスタックダイのデバイスが進歩するに従い、従来の技術を用いてデバイスをテストすることがますます難しくなる。また、最近のスタックダイアーキテクチャは、シリコン貫通ビア（ＴＳＶ）と呼ばれる構造を採用する。ＴＳＶは、高いアスペクト比を有するので、導電材料でこれらを均一に埋めることは難しい。しかし適切に埋められていないＴＳＶは、デバイス性能の低下やさらには誤動作にまでつながり得る。したがってこのようなデバイスをテストする助けとなるような新規で改良された技術および装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下の要約は、本開示のいくつかの局面および特徴の基本的な理解を促すために記載されている。この要約は、本発明の広範な概観ではなく、よって本発明の主要なまたは重要な要素を具体的に特定するよう意図されておらず、本発明の範囲を定めるよう意図されていない。その唯一の目的は、以下に示されるより詳細な説明の前に簡略化された形で本発明のいくつかの概念を提示することである。
【０００６】
本発明の局面によれば、制御された量の熱が光ビームを用いてスタックダイ中に注入され、伝搬された熱は、ダイの反対側から熱センサで測定される。得られた熱画像は、既知のスタックレイヤから位相シフトを較正するのに用いられるよう、特性が求められ得て、または、スタックダイ中の欠陥を特定するために用いられ得る。本プロセスは、将来のテストのためのレファレンスを生成するために、スタックの中のそれぞれのダイについて繰り返され得る。熱画像は、ビア、例えばＴＳＶの中のボイドのような故障を検出するために調べられ得る。
【０００７】
本発明の局面によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）の分析のためのシステムが提供され、前記ＤＵＴを支持するためのテストベンチと、所定量のエネルギーを前記ＤＵＴ上の局所的なスポットに、前記ＤＵＴの一方の側から届けるよう配置された熱源と、前記ＤＵＴの他方の側を画像化するよう配置された熱画像化システムと、前記熱源を動作させることによって、前記所定量のエネルギーを送り、前記熱画像化システムから出力信号を受け取るコントローラとを備える。前記熱源は、レーザ光源のような光源を備える。開示された実施形態によれば、前記コントローラは、前記光源をロックイン周波数ｆ１で動作させ、前記熱画像化システムをロックイン周波数ｆ２で動作させる。ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍であり得る。前記熱画像化システムは、赤外カメラを備えてもよく、前記熱源はさらに可動ステージと、前記可動ステージに結合された光学スキャナであって、前記光学スキャナは、前記光源の出力を受け取り、前記出力を前記ＤＵＴ上の特定のスポットへ導く、光学スキャナと、前記出力を前記ＤＵＴ上の前記特定のスポットへ収束させる対物レンズとを備えてもよい。
【０００８】
さらなる局面によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）の分析のためのシステムが開示され、前記ＤＵＴを支持するためのテストベンチと、ロックイン周波数ｆ１において動作し、前記ＤＵＴ上にパルスレーザ光ビームを前記ＤＵＴの一方の側から届けるよう配置されたロックインレーザ光源と、ロックイン周波数ｆ２で動作し、前記ＤＵＴの他方の側を画像化するよう配置されたロックインサーマル画像化システムと、前記ロックイン周波数ｆ１で前記光源を動作させ、前記ロックイン周波数ｆ２で前記サーマル画像化システムを動作させるコントローラとを備える。開示された実施形態において、前記コントローラは、ロックイン周波数ｆ１のトリガ信号を前記ロックインレーザ光源に出力し、ロックイン周波数ｆ２のトリガ信号を前記ロックインサーマル画像化システムに出力し、ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である。前記ロックインレーザ光源は、前記ロックイン周波数ｆ１のトリガ信号を受け取り、パルスレーザ光ビームを発生する励起源と、前記パルスレーザ光ビームを受け取り、前記ＤＵＴ上の指定された位置に導くスキャンユニットと、前記指定された位置上に前記パルスレーザ光ビームを収束させる対物レンズとを備える。前記ロックイン熱画像化システムは、赤外カメラを備える。
【０００９】
さらなる他の局面によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）をテストする方法が提供され、この方法は、前記ＤＵＴをテストベンチ上に配置することと、前記ＤＵＴの一方の側に指定されたスポットを照射することと、前記ＤＵＴの他方の側の熱画像を得ることと、前記熱画像を分析することによって、前記ＤＵＴ内の熱の熱伝搬の特性を求めることを含む。指定されたスポットを照射することは、一連の周波数ｆ１のレーザ光パルスを伝えることを含み得て、熱画像を取得することは、周波数ｆ２において一連の画像を取得することを含み得る。この方法は、周波数ｆ１およびｆ２を同期させることをさらに含み得て、ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である。この方法は、前記一連のパルスを前記ＤＵＴ内の所定の深さに収束させることをさらに含み得る。前記指定されたスポットは、少なくとも１つのシリコン貫通ビア（ＴＳＶ）を含み、前記方法は、前記熱画像をレファレンス熱画像と比較することによって、前記ＴＳＶ中の欠陥を調べることをさらに含み得る。前記方法は、前記ＤＵＴのさまざまなレイヤ内の熱の熱伝搬のレファレンスデータベースを組み立てることをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を示し、ＩＣデバイスをテストするための構成を示す図である。
【図２】８ダイスタックについての実験結果を示す図である。
【図３】熱伝搬特性が得られた後で被試験デバイスをテストする実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の他の局面および特徴は、図面を参照する詳細な説明から明らかとなろう。詳細な説明および図面は、特許請求の範囲によって規定される本発明の、さまざまな実施形態のさまざまな非限定的実施例を提供することに注意されたい。
【００１２】
ここに援用され本明細書の一部をなす添付の図面は、さまざまな実施形態を例示し、本明細書の記載と共に、本発明の原理を説明し図示する働きをする。本図面は、例示的実施形態の主要な特徴を概略的に図示するよう意図されている。図面は、実際の実施形態のあらゆる特徴を図示するようには意図されておらず、図示された要素の相対的な寸法を示すようにも意図されておらず、よって原寸に比例していない。
【００１３】
本発明の実施形態は、マイクロメーターのスポットサイズの熱源を用いて熱的欠陥分析を可能にし、ＩＣおよびスタックダイの分析のための較正方法を提供する。本発明の実施形態によれば、レーザ、レーザダイオードなどのような光源が用いられることによって、ダイの中で局所的な加熱が行われる。この局所的な加熱は、例えば、ダイの反対側からの熱放射画像取得を用いて調べられる。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、ロックインサーマルレーザ刺激は、ロックイン熱放射と組み合わせることによって、ＩＣ設計を検査できる。一つの工程がデバイスの一方の側から実行され、もう一つの工程がデバイスの反対側から同時にかつ同期して実行される。
【００１５】
ある実施形態によれば、レーザパルス（例えば波長１３４０ｎｍまたはシリコンのバンドギャップである１０６４ｎｍより長い任意の波長）が、与えられたロックイン周波数においてＩＣの与えられた位置に向けられることによって、ＩＣ内に局所的な加熱を起こす。光学システム、すなわち対物レンズなどが用いられて、ＩＣ内の任意の深さにおいてビームをフォーカスさせることができる。熱は、熱カメラ、例えば赤外（ＩＲ）カメラによって反対側から検出される。熱カメラは、ロックインモードでも動作する。カメラの動作周波数は、レーザロックイン周波数の少なくとも４倍であるが、これはナイキストシャノンのサンプリング定理による。両方のシステムがロックインモードで動作するという事実によって、より高い感度が可能になる。
【００１６】
この手法は、スタックダイを通した熱伝搬の較正プロセスのために、より具体的には位相シフト分析のために利用できる。従来のＬＩＴテストにおいては、励起源は、電気信号をＩＣに供給する電源である。物理的な欠陥によってスタックダイの中に局所的な熱が発生し、これは熱センサを用いるＬＩＴシステムによってＩＣ表面において検出される。ＩＣのさまざまなレイヤを通して伝搬する熱波（heat wave）は、電源の位相に対して位相シフトを有する。位相シフトの量は、欠陥および表面の間にある材料の種類と、ＩＣの中の欠陥の深さとに依存する。しかし一般的には、位相シフトの量と、材料の種類および欠陥深さとの相関は、未知である。よって従来技術では、ＩＣ内の欠陥の深さを求めることは難しい。
【００１７】
本発明の実施形態の方法は、スタックダイに制御された熱を注入すること、およびその熱伝搬を熱カメラで測定することを利用し、それにより与えられた（既知の）スタックレイヤからの位相シフトを較正することができる。この動作は、スタック中のそれぞれのダイについて繰り返されることで、将来のテストのためのレファレンス（基準、参照データ）を生成する。これはそれぞれのダイを一つずつ物理的に除去し、ダイのそれぞれについて位相測定を行うことによってもなされ得る。
【００１８】
図１は、被試験デバイスであるＩＣ、ＤＵＴ１０５をテストするための構成１００を示す本発明の実施形態を示す。この構成１００は、ＤＵＴ１０５を支持するテストベンチ１１７、ＤＵＴ１０５の一方の側からＤＵＴ１０５を照らすよう配置される光学的熱源１１０、およびＤＵＴ１０５のもう一方の側を画像化するよう配置された熱画像化システム１５０を含む。光学的熱源１１０は、光源１１２、例えばレーザ、レーザダイオードなどを利用することで、所定量のエネルギーをＤＵＴ１０５内の選択された位置に送り込む。図１の図示において、光源１１２は、光パルスをスキャナ１１６に届ける。それぞれのパルスは、必要な量のエネルギーを届けるよう計算された所定の持続期間および強度を有する。スキャナ１１６は、光パルスをＤＵＴ１０５上の選択された位置に導くよう操作される。すなわち、スキャナ１１６は、スキャニングモードでは動作せず、つまりＤＵＴ１０５を走査せずに、むしろ静止（static）モードで用いられることによって光パルスを単一の選択された位置に導く。光パルスは、対物系１１８によってＤＵＴ１０５上に焦点が合わされる。
【００１９】
光パルスの焦点がＤＵＴ１０５上の選択された位置に合わされているとき、熱点（hot spot）がＤＵＴ１０５内に発生する。ＤＵＴ１０５の反対側の面に向かった熱点の伝搬は、ＤＵＴ１０５の熱点および背面の間にあるさまざまなレイヤの材料と厚さとに依存している。いったん熱が背面に伝搬したら、熱放射１４５は、熱センサ、例えばＩＲカメラ１１８によって画像化される。ＩＲカメラ１１８は、プロセッサ１５２によって制御され、ロックインモードで動作される。正確さを高めるために、この実施形態では、カメラ１１８のロックイン周波数１４０は、光源１１２のロックイン周波数１３５の少なくとも４倍に設定される。その後、熱画像は、ＤＵＴ１０５内の熱伝搬の特性を決定するために分析される。この特性決定は、熱点の位置をＤＵＴ１０５内で特定するために用いられ得る。熱点は、ＤＵＴ１０５の欠陥や設計ミスによって引き起こされる。例えば、ＤＵＴ１０５の表面を熱画像化しながら、電気的テスト信号がＤＵＴ１０５に与えられる。この電気的テスト信号は、欠陥に熱点を発生させ、この熱点は、熱画像化を用いて画像化され得る。特性決定は、ＤＵＴ１０５内の欠陥の正確な深さを求めるために用いられ得る。
【００２０】
図２は、８ダイスタックについての実験結果を示す。図２の曲線は、較正された位相と、レイヤのそれぞれについてのロックイン周波数との関係を示す。これらの曲線は、同様の構造を有するデバイスをＬＩＴテストするのに利用され得る。
【００２１】
他の例によれば、図１に示されるようなシステムは、欠陥のあるＴＳＶ（シリコン貫通ビア）の位置を特定するのに利用され得る。製造されるとき、デバイス上の全てのＴＳＶは、電気信号を適切に導くために、導電材料で適切に埋められなければならない。ＴＳＶにあるいかなるボイドも検出されなければならないが、これはボイドがＴＳＶの抵抗を増やすために、ＩＣの性能低下や故障を引き起こすからである。同時に、ＴＳＶ中のいかなるボイドも欠陥からの、または励起源１１２からの熱伝搬を遅くするか、妨げる。したがって、本発明の実施形態によれば、励起源１１２は、熱点をダイの一方の側に生じさせ、熱放射カメラがダイの表面を画像化するように配置されているもう一方の側に熱が伝搬するようにさせるために用いられる。適切な構造を有するＴＳＶ、すなわちレファレンスＴＳＶとして設定できるようなＴＳＶの中における熱伝搬は、被試験ＴＳＶにおける熱伝搬と比較され得る。もし熱伝搬が遅かったり、または熱伝達が低かったりすれば、すなわち熱画像が微弱なら、それは欠陥のあるＴＳＶを意味する。
【００２２】
図３は、熱伝搬特性が得られたあとに、ＤＵＴ３００をテストする実施形態を示す。ＤＵＴ３００は、電気的励起源３０５によって発生された周波数ｆ０の電気的励起信号３３０によって励起される（stimulated）。ある実施形態では、励起信号３３０は、ＤＵＴの動作電圧、例えば１．２Ｖ、およびロックイン周波数ｆ０に等しい振幅電圧を有する方形波である。励起信号の周波数ｆ０は、プロセッサ３１５の周波数選択部３２０によって設定され変化させられる。同期信号３３５は、プロセッサ３１５から出力され、励起源３０５に送られる。同期信号３３５は異なる周波数であってもよいが、最も簡単な構成は、励起源３０５が周波数ｆ０の電気的励起信号３３０を発生するように構成されているなら、同期信号３３５を同じ周波数ｆ０に設定することである。ＩＲカメラ３１０は、ＤＵＴ３００の選択された領域のＩＲ画像を取得するのに用いられる。カメラ３１０のフレームレートは、これには限定されないが、ふつうは周波数ｆ０よりも高く設定される。ここでは周波数ｆ０の少なくとも４倍に設定される。この動作は、自動試験装置（ＡＴＥ）によって処理され得る。すなわち、ＡＴＥが駆動信号をＤＵＴに送り、同時に、トリガ信号をコントローラおよびカメラに送る。
【００２３】
図３の構成では、ＤＵＴ３００は、励起源３０５によって繰り返し励起され、励起信号の周波数ｆ０は、周波数選択器３２０によって供給される同期信号３３５に従って変化させられる。これにより電子デバイス内において、熱点の位置、とりわけその深さ（すなわちｚ方向）がよりよく、より正確に特定できるようになる。加えて、図３の構成は、単一の位相データ点を出力せず、むしろモニタ３２５上に応答曲線全体をプロットすることを可能にする。応答曲線全体を得ることは、曲線あてはめのようなさらなる分析を可能にし、ＤＵＴ内の時間分解された放熱をよりよく理解できるようにする。特筆すべきは、理解できるように、デバイスの分解（例えばパッケージをこわして開けること。de-capsulation）およびチップの背面を薄くすることを要求するＯＢＩＣ、ＬＶＰ、ＴＲＥＭなどのような標準的なデバッグ法とは異なり、図３の構成では、テストはチップを分解する必要なしで、なされる。
【００２４】
スタックダイの集積回路デバイス、例えばシステムインパッケージの中で３次元の熱点位置特定を行うために、影響を及ぼす第２の要因が考慮されなければならない。熱点位置で発生された熱波は、異なる材料レイヤ、例えばシリコン、成形材料、ダイ接着テープなどを通って伝搬しなければならず、これらのそれぞれは異なる厚さを有する。その結果、欠陥のあるデバイスの異なるダイにおける軸の熱点位置（axial hot spot position）に依存して、デバイス表面への距離だけでなく、熱拡散長（thermal diffusion length）も変化する。したがってスタック内部の、より低いダイにおける熱点で発生された熱波は、デバイス表面に近い熱点で発生された熱波に比べて、さらなる材料レイヤを通過しなければならない。この振る舞いは、異なる熱点の位置についてある周波数範囲にわたって理論的位相シフトを計算することによって、熱点の深さを求めるのに利用され得る。一方、ここで開示されたシステムおよび方法を用いて、異なるレイヤまたは異なるデバイスの熱伝搬特性のデータベースを生成し、そのデータベースをレファレンスとして用いることによって試験されたデバイスの欠陥深さを解読（つまり計算）できる。
【００２５】
上記から理解されるように、開示された実施形態によれば、ロックインサーモグラフィを用いて、電子デバイス内において電気的構造または欠陥によって生じた熱点について定量的かつ非破壊３Ｄ（３次元）で位置を特定できる。印加されたロックイン周波数および位相シフト間の関係は、さまざまな試験デバイスおよびレイヤにおける熱伝搬の特性に基づいて求めることができる。これは、熱点が未知の厚さの単一の材料レイヤ内に埋められている場合について、および熱点がスタックダイデバイスの内部の未知の個数のダイ内に埋められている場合についてなされ得る。開示された方法は、成形材料の厚いレイヤ内に埋められている場合であっても熱点の３次元全ての位置を特定できる。
【００２６】
さらに、パッケージアーキテクチャ内のシステムの異なるダイレイヤを測定すれば、大きな位相シフト差を示すので、パッケージを通してでも欠陥のあるダイを正確につきとめることができる。複雑な温度特性を持つスタックダイの非均一な材料スタックであっても、熱伝搬特性のデータベースを構築することによって、そのような複雑なデバイスにおける欠陥の位置を正確に特定することができる。これら熱点の深さについての結果を取得および分析する方法は、開示された実施形態によって実施可能である。
【００２７】
ここで説明されたプロセスおよび技術は、特定の装置にもともと関係しているわけではなく、要素の任意の適切な組み合わせによって実現可能であることを理解されたい。さらに、ここで説明された教示に従ってさまざまなタイプの汎用デバイスが用いられ得る。またここで記載された方法ステップを実行するために専用の装置を構成するのも効果的であろう。
【００２８】
本発明は具体的な例について記載されてきたが、これら例は、全ての点において限定的というよりは例示的であると意図される。ハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアの多くの異なる組み合わせが本発明を実施するのに適切であることが当業者であれば理解できよう。さらに、本発明の他の実現方法は、明細書を考慮し、ここに開示された本発明を実施すれば、当業者には明らかであろう。明細書および実施例は例示的なものとだけ考えられるべきであると意図され、本発明の真の範囲および精神は特許請求の範囲によって規定される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験デバイス（ＤＵＴ）の分析のためのシステムであって、
前記ＤＵＴを支持するためのテストベンチと、
所定量のエネルギーを前記ＤＵＴ上の局所的なスポットに、前記ＤＵＴの一方の側から届けるよう配置された熱源と、
前記ＤＵＴの他方の側を画像化するよう配置された熱画像化システムと、
前記熱源を動作させることによって、前記所定量のエネルギーを送り、前記熱画像化システムから出力信号を受け取るコントローラと
を備えるシステム。
【請求項２】
前記熱源は光源を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光源はレーザ光源である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記光源をロックイン周波数ｆ１で動作させ、前記熱画像化システムをロックイン周波数ｆ２で動作させる、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記熱画像化システムは、赤外カメラを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記熱源はさらに
可動ステージと、
前記可動ステージに結合された光学スキャナであって、前記光学スキャナは、前記光源の出力を受け取り、前記出力を前記ＤＵＴ上の特定のスポットへ導く、光学スキャナと、
前記出力を前記ＤＵＴ上の前記特定のスポットへ収束させる対物レンズと
を備える請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
被試験デバイス（ＤＵＴ）の分析のためのシステムであって、
前記ＤＵＴを支持するためのテストベンチと、
ロックイン周波数ｆ１において動作し、前記ＤＵＴ上にパルスレーザ光ビームを前記ＤＵＴの一方の側から届けるよう配置されたロックインレーザ光源と、
ロックイン周波数ｆ２で動作し、前記ＤＵＴの他方の側を画像化するよう配置されたロックインサーマル画像化システムと、
前記ロックイン周波数ｆ１で前記光源を動作させ、前記ロックイン周波数ｆ２で前記サーマル画像化システムを動作させるコントローラと
を備えるシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、ロックイン周波数ｆ１のトリガ信号を前記ロックインレーザ光源に出力し、ロックイン周波数ｆ２のトリガ信号を前記ロックインサーマル画像化システムに出力する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ロックインレーザ光源は、
前記ロックイン周波数ｆ１のトリガ信号を受け取り、パルスレーザ光ビームを発生する励起源と、
前記パルスレーザ光ビームを受け取り、前記ＤＵＴ上の指定された位置に導くスキャンユニットと、
前記指定された位置上に前記パルスレーザ光ビームを収束させる対物レンズと
を備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ロックイン熱画像化システムは、赤外カメラを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
被試験デバイス（ＤＵＴ）をテストする方法であって、
前記ＤＵＴをテストベンチ上に配置することと、
前記ＤＵＴの一方の側に指定されたスポットを照射することと、
前記ＤＵＴの他方の側の熱画像を得ることと、
前記熱画像を分析することによって、前記ＤＵＴ内の熱の熱伝搬の特性を求めること
を含む方法。
【請求項１４】
指定されたスポットを照射することは、一連の周波数ｆ１のレーザ光パルスを伝えることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
熱画像を取得することは、周波数ｆ２において一連の画像を取得することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
周波数ｆ１およびｆ２を同期させることをさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記一連のパルスを前記ＤＵＴ内の所定の深さに収束させることをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記指定されたスポットは、少なくとも１つのシリコン貫通ビア（ＴＳＶ）を含み、
前記熱画像をレファレンス熱画像と比較することによって、前記ＴＳＶ中の欠陥を調べることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＤＵＴのさまざまなレイヤ内の熱の熱伝搬のレファレンスデータベースを組み立てることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１】
被試験デバイス（ＤＵＴ）の分析のためのシステムであって、
前記ＤＵＴを支持するためのテストベンチと、
所定量のエネルギーを前記ＤＵＴ上の局所的なスポットに、前記ＤＵＴの一方の側から届けるよう配置された熱源と、
前記ＤＵＴの他方の側を画像化するよう配置された熱画像化システムと、
前記熱源を動作させることによって、前記所定量のエネルギーを送り、前記熱画像化システムから出力信号を受け取るコントローラと
を備えるシステム。
【請求項２】
前記熱源は光源を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光源はレーザ光源である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記光源をロックイン周波数ｆ１で動作させ、前記熱画像化システムをロックイン周波数ｆ２で動作させる、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記熱画像化システムは、赤外カメラを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記熱源はさらに
可動ステージと、
前記可動ステージに結合された光学スキャナであって、前記光学スキャナは、前記光源の出力を受け取り、前記出力を前記ＤＵＴ上の特定のスポットへ導く、光学スキャナと、
前記出力を前記ＤＵＴ上の前記特定のスポットへ収束させる対物レンズと
を備える請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
被試験デバイス（ＤＵＴ）の分析のためのシステムであって、
前記ＤＵＴを支持するためのテストベンチと、
ロックイン周波数ｆ１において動作し、前記ＤＵＴ上にパルスレーザ光ビームを前記ＤＵＴの一方の側から届けるよう配置されたロックインレーザ光源と、
ロックイン周波数ｆ２で動作し、前記ＤＵＴの他方の側を画像化するよう配置されたロックインサーマル画像化システムと、
前記ロックイン周波数ｆ１で前記光源を動作させ、前記ロックイン周波数ｆ２で前記サーマル画像化システムを動作させるコントローラと
を備えるシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、ロックイン周波数ｆ１のトリガ信号を前記ロックインレーザ光源に出力し、ロックイン周波数ｆ２のトリガ信号を前記ロックインサーマル画像化システムに出力する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ロックインレーザ光源は、
前記ロックイン周波数ｆ１のトリガ信号を受け取り、パルスレーザ光ビームを発生する励起源と、
前記パルスレーザ光ビームを受け取り、前記ＤＵＴ上の指定された位置に導くスキャンユニットと、
前記指定された位置上に前記パルスレーザ光ビームを収束させる対物レンズと
を備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ロックイン熱画像化システムは、赤外カメラを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
被試験デバイス（ＤＵＴ）をテストする方法であって、
前記ＤＵＴをテストベンチ上に配置することと、
前記ＤＵＴの一方の側に指定されたスポットを照射することと、
前記ＤＵＴの他方の側の熱画像を得ることと、
前記熱画像を分析することによって、前記ＤＵＴ内の熱の熱伝搬の特性を求めること
を含む方法。
【請求項１４】
指定されたスポットを照射することは、一連の周波数ｆ１のレーザ光パルスを伝えることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
熱画像を取得することは、周波数ｆ２において一連の画像を取得することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
周波数ｆ１およびｆ２を同期させることをさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ロックイン周波数ｆ２は、ロックイン周波数ｆ１の少なくとも４倍である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記一連のパルスを前記ＤＵＴ内の所定の深さに収束させることをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記指定されたスポットは、少なくとも１つのシリコン貫通ビア（ＴＳＶ）を含み、
前記熱画像をレファレンス熱画像と比較することによって、前記ＴＳＶ中の欠陥を調べることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＤＵＴのさまざまなレイヤ内の熱の熱伝搬のレファレンスデータベースを組み立てることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−９３３５５（Ｐ２０１２−９３３５５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３００６（Ｐ２０１１−２３３００６）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（５０８２６１２１９）ディーシージー システムズ インコーポレーテッド (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（５０８２６１２１９）ディーシージー システムズ インコーポレーテッド (8)
【Ｆターム（参考）】
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