基于环形振荡器的TSV故障非接触测试方法

发布时间：2020-03-09 22:39

【摘要】：为避免传统的探针检测对硅通孔(TSV)造成损伤的风险,提出了一种非损伤的TSV测试方法。用TSV作为负载,通过环形振荡器测量振荡周期。TSV缺陷造成电阻电容参数的变化,导致振荡周期的变化。通过测量这些变化可以检测TSV故障,同时对TSV故障的不同位置引起的周期变化进行了研究与分析,利用最小二乘法拟合出通过周期来判断故障位置的曲线,同时提出预测模型推断故障电阻范围。测试结构是基于45 nm PTM COMS工艺的HSPICE进行设计与模拟,模拟结果表明,与同类方法相比,此方法在测试分辨故障的基础上对TSV不同位置的故障进行分析和判断,并能推断故障电阻范围。
【图文】：

奶秸?对与TSV接触点的损伤。由于环形振荡器对电阻开路故障的周期变化明显，因此可以利用这种特性进行TSV故障类型的判断，同时提出对TSV故障的不同位置进行分析，通过周期推断缺陷位置，利用最小二乘法拟合出通过周期来判断故障位置的曲线，同时利用预测模型通过周期的变化对电阻开路故障的大小进行预测。1TSV故障模型本文主要研究TSV电阻开路故障。TSV缺陷可以通过故障被建模，例如，针孔或错位增加TSV在缺陷位置的电阻，因此可以被作为电阻开路故障模型。孔洞创造了一个从TSV到衬底的导电通路，导致漏电故障。图1所示为TSV由于填充不足而形成的针孔缺陷，图中的TSV尺寸为10μm×60μm。图1在10μm×60μmTSV中的针孔Fig.1Voidsin10μm×60μmTSV由于TSV是类似于线的被动结构，所以它可以形成由Ｒ，C和L集总元素组成的模型。TSV的自感应是相对较小的，并且在几GHz频率下没有显著影响。因此制定TSV模型为ＲC电路。图2(a)所示为无故障的TSV电气模型。在无故障情况中，由于TSV的电阻与电感较小，TSV可以建模为一个或多个ＲC部分，Ｒ是TSV的电阻，C是TSV的电容，所以无缺陷的TSV可等效成一个电容［11］。图2(b)所示为存在电阻开路故障的TSV电气模型。针孔出现在TSV的任意位置X将TSV划分为两部分，顶部电容Ca=(X/1)C，，底部电容Cb=(1－X/1)C，增加的开路电阻Ｒ0取决于针孔的尺寸。Ｒ0=0，TSV无故障，Ｒ0=∞，TSV出现完全开路故障。图2(c)所示为存在漏电故障的TSV的电气模型，漏电故障是由于TSV外部的绝缘二氧化硅层产生孔洞缺陷使TSV与衬底发生短路。漏电模型是通过泄漏电阻ＲL与TSV电容并行，孔洞缺陷越大，ＲL越小，故障越严重;当ＲL=∞，无泄漏故障。泄漏故障与芯片寿命的可靠

尚玉玲等:基于环形振荡器的TSV故障非接触测试方法j鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆鰆

本文编号：2585928