OBIRCH与EMMI技术在集成电路失效分析领域中扮演着互补的角色,其主要差异体现在检测原理及应用领域。具体而言,EMMI技术通过光子检测手段来精确定位漏电或发光故障点,而OBIRCH技术则依赖于激光诱导电阻变化来识别短路或阻值异常区域。这两种技术通常被整合于同一检测系统(即PEM系统)中,其中EMMI技术在探测光子发射类缺陷,如漏电流方面表现出色,而OBIRCH技术则对金属层遮蔽下的短路现象具有更高的敏感度。例如,EMMI技术能够有效检测未开封芯片中的失效点,而OBIRCH技术则能有效解决低阻抗(<10 ohm)短路问题。配备的自动对焦系统,能快速锁定检测区域,减少人工操作时间,提高检测效率。检测用微光显微镜成像
在半导体 MEMS 器件检测领域,微光显微镜凭借其超灵敏的感知能力,展现出不可替代的技术价值。MEMS 器件的结构往往以微米级尺度存在,这些微小部件在运行过程中会产生极其微弱的红外辐射变化 —— 这种信号强度常低于常规检测设备的感知阈值,却能被微光显微镜及时捕捉。通过先进的光电转换与信号放大技术,微光设备将捕捉到的红外辐射信号转化为直观的动态图像。通过图像分析工具,可量化提取结构的位移幅度、振动频率等关键参数。这种检测方式突破了传统接触式测量对微结构的干扰问题。国产微光显微镜平台微光显微镜的便携款桌面级设计,方便在生产线现场快速检测,及时发现产品问题,减少不合格品流出。
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功能侧重的差异,让它们在芯片检测中各司其职。微光显微镜的 “专长” 是识别电致发光缺陷,对于逻辑芯片、存储芯片等高密度集成电路中常见的 PN 结漏电、栅氧击穿、互连缺陷等细微电性能问题,它能提供的位置信息,是芯片失效分析中定位 “电故障” 的工具。
例如,在 7nm 以下先进制程芯片的检测中,其高灵敏度可捕捉到单个晶体管异常产生的微弱信号,为工艺优化提供关键依据。
热红外显微镜则更关注 “热失控” 风险,在功率半导体、IGBT 等大功率器件的检测中表现突出。这类芯片工作时功耗较高,散热性能直接影响可靠性,短路、散热通道堵塞等问题会导致局部温度骤升,热红外显微镜能快速生成热分布图谱,直观呈现热点位置与温度梯度,帮助工程师判断散热设计缺陷或电路短路点。在汽车电子等对安全性要求极高的领域,这种对热异常的敏锐捕捉,是预防芯片失效引发安全事故的重要保障。
在故障分析领域,微光显微镜(EmissionMicroscope,EMMI)是一种极具实用价值且效率出众的分析工具。其功能是探测集成电路(IC)内部释放的光子。在IC元件中,电子-空穴对(ElectronHolePairs,EHP)的复合过程会伴随光子(Photon)的释放。具体可举例说明:当P-N结施加偏压时,N区的电子会向P区扩散,同时P区的空穴也会向N区扩散,随后这些扩散的载流子会与对应区域的载流子(即扩散至P区的电子与P区的空穴、扩散至N区的空穴与N区的电子)发生EHP复合,并在此过程中释放光子。与原子力显微镜联用时,微光显微镜可同步获取样品的表面形貌和发光信息,便于关联材料的结构与电气缺陷。
相较于传统微光显微镜,InGaAs(铟镓砷)微光显微镜在检测先进制程组件微小尺寸组件的缺陷方面具有更高的适用性。其原因在于,较小尺寸的组件通常需要较低的操作电压,这导致热载子激发的光波长增长。InGaAs微光显微镜特别适合于检测先进制程产品中的亮点和热点(HotSpot)定位。InGaAs微光显微镜与传统EMMI在应用上具有相似性,但InGaAs微光显微镜在以下方面展现出优势:
1.侦测到缺陷所需时间为传统EMMI的1/5~1/10;
2.能够侦测到微弱电流及先进制程中的缺陷;
3.能够侦测到较轻微的MetalBridge缺陷;
4.针对芯片背面(Back-Side)的定位分析中,红外光对硅基板具有较高的穿透率。 但欧姆接触和部分金属互联短路时,产生的光子十分微弱,难以被微光显微镜侦测到,借助近红外光进行检测。。制冷微光显微镜
当金属层遮挡导致 OBIRCH 等无法侦测故障时,微光显微镜可进行补充检测。检测用微光显微镜成像
适用场景的分野,进一步凸显了二者(微光显微镜&热红外显微镜)的互补价值。在逻辑芯片、存储芯片的量产检测中,微光显微镜通过对细微电缺陷的筛查,助力提升产品良率,降低批量报废风险;而在功率器件、车规芯片的可靠性测试中,热红外显微镜对热分布的监测,成为验证产品稳定性的关键环节。实际检测中,二者常组合使用:微光显微镜定位电缺陷后,热红外显微镜可进一步分析该缺陷是否引发异常发热,形成 “光 - 热” 联动的全维度分析,为企业提供更佳的故障诊断依据。检测用微光显微镜成像
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