非制冷微光顯微鏡應(yīng)用

來源: 發(fā)布時間:2025-08-18

在微光顯微鏡(EMMI)檢測中,部分缺陷會以亮點形式呈現(xiàn),

例如:漏電結(jié)(JunctionLeakage)接觸毛刺(ContactSpiking)熱電子效應(yīng)(HotElectrons)閂鎖效應(yīng)(Latch-Up)氧化層漏電(GateOxideDefects/Leakage,F(xiàn)-N電流)多晶硅晶須(Poly-SiliconFilaments)襯底損傷(SubstrateDamage)物理損傷(MechanicalDamage)等。

同時,在某些情況下,樣品本身的正常工作也可能產(chǎn)生亮點,例如:飽和/工作中的雙極型晶體管(Saturated/ActiveBipolarTransistors)飽和的MOS或動態(tài)CMOS(SaturatedMOS/DynamicCMOS)正向偏置二極管(ForwardBiasedDiodes)反向偏置二極管擊穿(Reverse-BiasedDiodesBreakdown)等。

因此,觀察到亮點時,需要結(jié)合電氣測試與結(jié)構(gòu)分析,區(qū)分其是缺陷發(fā)光還是正常工作發(fā)光。此外,部分缺陷不會產(chǎn)生亮點,如:歐姆接觸金屬互聯(lián)短路表面反型層硅導(dǎo)電通路等。

若亮點被金屬層或其他結(jié)構(gòu)遮蔽(如BuriedJunctions、LeakageSitesUnderMetal),可嘗試采用背面(Backside)成像模式。但此模式只能探測近紅外波段的發(fā)光,并需要對樣品進行減薄及拋光處理。 當(dāng)金屬層遮擋導(dǎo)致 OBIRCH 等無法偵測故障時,微光顯微鏡可進行補充檢測。非制冷微光顯微鏡應(yīng)用

非制冷微光顯微鏡應(yīng)用,微光顯微鏡

在研發(fā)階段,當(dāng)原型芯片出現(xiàn)邏輯錯誤、漏電或功耗異常等問題時,工程師可以利用微光顯微鏡、探針臺等高精度設(shè)備對失效點進行精確定位,并結(jié)合電路仿真、材料分析等方法,追溯至可能存在的設(shè)計缺陷,如布局不合理、時序偏差,或工藝參數(shù)異常,從而為芯片優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

在量產(chǎn)環(huán)節(jié),如果出現(xiàn)批量性失效,失效分析能夠快速判斷問題源自光刻、蝕刻等工藝環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性不足,還是原材料如晶圓或光刻膠的質(zhì)量波動,并據(jù)此指導(dǎo)生產(chǎn)線參數(shù)調(diào)整,降低報廢率,提高整體良率。在應(yīng)用階段,對于芯片在終端設(shè)備如手機、汽車電子中出現(xiàn)的可靠性問題,結(jié)合環(huán)境模擬測試與失效機理分析,可以指導(dǎo)封裝設(shè)計優(yōu)化、材料選擇改進,提升芯片在高溫或長期使用等復(fù)雜工況下的性能穩(wěn)定性。通過研發(fā)、量產(chǎn)到應(yīng)用的全鏈條分析,失效分析不僅能夠發(fā)現(xiàn)潛在問題,還能夠推動芯片設(shè)計改進、工藝優(yōu)化和產(chǎn)品可靠性提升,為半導(dǎo)體企業(yè)在各個環(huán)節(jié)提供了***的技術(shù)支持和保障,確保產(chǎn)品在實際應(yīng)用中表現(xiàn)可靠,降低風(fēng)險并提升市場競爭力。 IC微光顯微鏡故障維修晶體管和二極管短路或漏電時,微光顯微鏡依其光子信號判斷故障類型與位置,利于排查電路故障。

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例如,當(dāng)某批芯片在測試中出現(xiàn)漏電失效時,微光顯微鏡能夠準(zhǔn)確定位具體的失效位置,為后續(xù)分析提供堅實基礎(chǔ)。通過該定位信息,工程師可結(jié)合聚焦離子束(FIB)切割技術(shù),對芯片截面進行精細觀察,從而追溯至柵氧層缺陷或氧化工藝異常等具體問題環(huán)節(jié)。這一能力使得微光顯微鏡在半導(dǎo)體失效分析中成為定位故障點的重要工具,其高靈敏度的探測性能和高效的分析流程,為問題排查與解決提供了不可或缺的支撐。

在芯片研發(fā)階段,該設(shè)備可以幫助研發(fā)團隊快速鎖定設(shè)計或工藝中的潛在隱患,避免資源浪費和試錯成本的增加;在量產(chǎn)環(huán)節(jié),微光顯微鏡能夠及時發(fā)現(xiàn)批量性失效的源頭,為生產(chǎn)線的調(diào)整和優(yōu)化爭取寶貴時間,降低經(jīng)濟損失;在產(chǎn)品應(yīng)用階段,它還能夠為可靠性問題的排查提供參考,輔助企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場信譽。無論是面向先進制程的芯片研發(fā),還是成熟工藝的量產(chǎn)檢測,這套設(shè)備憑借其獨特技術(shù)優(yōu)勢,在失效分析流程中發(fā)揮著不可替代的作用,為半導(dǎo)體企業(yè)實現(xiàn)高效運轉(zhuǎn)和技術(shù)升級提供了有力支持。

Thermal(熱分析/熱成像)指的是通過紅外熱成像(如ThermalEMMI或熱紅外顯微鏡)等方式,檢測芯片發(fā)熱異常的位置。通常利用的是芯片在工作時因電流泄漏或短路而產(chǎn)生的局部溫升。常用于分析如:漏電、短路、功耗異常等問題。EMMI(光發(fā)射顯微成像EmissionMicroscopy)是利用芯片在失效時(如PN結(jié)擊穿、漏電)會產(chǎn)生微弱的光發(fā)射現(xiàn)象(多為近紅外光),通過光電探測器捕捉這類自發(fā)光信號來確定失效點。更敏感于電性失效,如ESD擊穿、閂鎖等。與原子力顯微鏡聯(lián)用時,微光顯微鏡可同步獲取樣品的表面形貌和發(fā)光信息,便于關(guān)聯(lián)材料的結(jié)構(gòu)與電氣缺陷。

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在電性失效分析領(lǐng)域,微光顯微鏡 EMMI 常用于檢測擊穿通道、漏電路徑以及器件早期退化區(qū)域。芯片在高壓或大電流應(yīng)力下運行時,這些缺陷部位會產(chǎn)生局部光發(fā)射,而正常區(qū)域則保持暗場狀態(tài)。EMMI 能夠在器件正常封裝狀態(tài)下直接進行非接觸式觀測,快速定位失效點,無需拆封或破壞結(jié)構(gòu)。這種特性在 BGA 封裝、多層互連和高集成度 SoC 芯片的分析中尤其重要,因為它能在復(fù)雜的布線網(wǎng)絡(luò)中精細鎖定問題位置。此外,EMMI 還可與電性刺激系統(tǒng)聯(lián)動,實現(xiàn)不同工作模式下的動態(tài)成像,從而揭示缺陷的工作條件依賴性,幫助工程師制定更有針對性的設(shè)計優(yōu)化或工藝改進方案。當(dāng)二極管處于正向偏置或反向擊穿狀態(tài)時,會有強烈的光子發(fā)射,形成明顯亮點。自銷微光顯微鏡設(shè)備制造

半導(dǎo)體失效分析中,微光顯微鏡可偵測失效器件光子,定位如 P-N 接面漏電等故障點,助力改進工藝、提升質(zhì)量。非制冷微光顯微鏡應(yīng)用

短路是芯片失效中常見且重要的誘發(fā)因素。當(dāng)芯片內(nèi)部電路發(fā)生短路時,受影響區(qū)域會形成異常電流通路,導(dǎo)致局部溫度迅速升高,并伴隨特定波長的光發(fā)射現(xiàn)象。

致晟光電微光顯微鏡(EMMI)憑借其高靈敏度,能夠捕捉到這些由短路引發(fā)的微弱光信號,并通過對光強分布、空間位置等特征進行綜合分析,實現(xiàn)對短路故障點的精確定位。以一款高性能微處理器芯片為例,其在測試過程中出現(xiàn)不明原因的功耗異常增加,工程師初步懷疑芯片內(nèi)部存在短路隱患。


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