在半導(dǎo)體芯片漏電檢測中,微光顯微鏡為工程師快速鎖定問題位置提供了關(guān)鍵支撐。當(dāng)芯片施加工作偏壓時,設(shè)備即刻啟動檢測模式 —— 此時漏電區(qū)域因焦耳熱效應(yīng)會釋放微弱的紅外輻射,即便輻射功率為 1 微瓦,高靈敏度探測器也能捕捉到這一極微弱信號。這種檢測方式的在于,通過熱成像技術(shù)將漏電點的紅外輻射轉(zhuǎn)化為可視化熱圖,再與電路版圖進(jìn)行疊加分析,可實現(xiàn)漏電點的微米級精確定位。相較于傳統(tǒng)檢測手段,微光設(shè)備無需拆解芯片即可完成非接觸式檢測,既避免了對芯片的二次損傷,又能在不干擾正常電路工作的前提下,捕捉到漏電區(qū)域的細(xì)微熱信號。其內(nèi)置的圖像分析軟件,可測量亮點尺寸與亮度,為量化評估缺陷嚴(yán)重程度提供數(shù)據(jù)。國內(nèi)微光顯微鏡方案設(shè)計
OBIRCH與EMMI技術(shù)在集成電路失效分析領(lǐng)域中扮演著互補的角色,其主要差異體現(xiàn)在檢測原理及應(yīng)用領(lǐng)域。具體而言,EMMI技術(shù)通過光子檢測手段來精確定位漏電或發(fā)光故障點,而OBIRCH技術(shù)則依賴于激光誘導(dǎo)電阻變化來識別短路或阻值異常區(qū)域。這兩種技術(shù)通常被整合于同一檢測系統(tǒng)(即PEM系統(tǒng))中,其中EMMI技術(shù)在探測光子發(fā)射類缺陷,如漏電流方面表現(xiàn)出色,而OBIRCH技術(shù)則對金屬層遮蔽下的短路現(xiàn)象具有更高的敏感度。例如,EMMI技術(shù)能夠有效檢測未開封芯片中的失效點,而OBIRCH技術(shù)則能有效解決低阻抗(<10 ohm)短路問題。非制冷微光顯微鏡訂制價格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。
在微光顯微鏡(EMMI) 操作過程中,當(dāng)對樣品施加合適的電壓時,其失效點會由于載流子加速散射或電子-空穴對復(fù)合效應(yīng)而發(fā)射特定波長的光子。這些光子經(jīng)過采集和圖像處理后,可以形成一張信號圖。隨后,取消施加在樣品上的電壓,在未供電的狀態(tài)下采集一張背景圖。再通過將信號圖與背景圖進(jìn)行疊加處理,就可以精確地定位發(fā)光點的位置,實現(xiàn)對失效點的精確定位。進(jìn)一步地,為了提升定位的準(zhǔn)確性,可采用多種圖像處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。例如,通過濾波算法去除背景噪聲,增強信號圖的信噪比;利用邊緣檢測技術(shù),突出顯示發(fā)光點的邊緣特征,從而提高定位精度。
同時,微光顯微鏡(EMMI)帶來的高效失效分析能力,能大幅縮短研發(fā)周期。在新產(chǎn)品研發(fā)階段,快速發(fā)現(xiàn)并解決失效問題,可避免研發(fā)過程中的反復(fù)試錯,加快產(chǎn)品從實驗室走向市場的速度。當(dāng)市場需求瞬息萬變時,更快的研發(fā)響應(yīng)速度意味著企業(yè)能搶先推出符合市場需求的產(chǎn)品,搶占市場先機。例如,在當(dāng)下市場 5G 芯片、AI 芯片等領(lǐng)域,技術(shù)迭代速度極快,誰能更早解決研發(fā)中的失效難題,誰就能在技術(shù)競爭中爭先一步,建立起差異化的競爭優(yōu)勢。微光顯微鏡能檢測半導(dǎo)體器件微小缺陷和失效點,及時發(fā)現(xiàn)隱患,保障設(shè)備可靠運行、提升通信質(zhì)量。
失效分析是指通過系統(tǒng)的檢測、實驗和分析手段,探究產(chǎn)品或器件在設(shè)計、生產(chǎn)、使用過程中出現(xiàn)故障、性能異?;蚴У母驹颍M(jìn)而提出改進(jìn)措施以預(yù)防同類問題再次發(fā)生的技術(shù)過程。它是連接產(chǎn)品問題與解決方案的關(guān)鍵環(huán)節(jié),**在于精細(xì)定位失效根源,而非*關(guān)注表面現(xiàn)象。在半導(dǎo)體行業(yè),失效分析具有不可替代的應(yīng)用價值,貫穿于芯片從研發(fā)到量產(chǎn)的全生命周期。
在研發(fā)階段,針對原型芯片的失效問題(如邏輯錯誤、漏電、功耗過高等),通過微光顯微鏡、探針臺等設(shè)備進(jìn)行失效點定位,結(jié)合電路仿真、材料分析等手段,可追溯至設(shè)計缺陷(如布局不合理、時序錯誤)或工藝參數(shù)偏差,為芯片設(shè)計優(yōu)化提供直接依據(jù);在量產(chǎn)環(huán)節(jié),當(dāng)出現(xiàn)批量性失效時,失效分析能快速判斷是光刻、蝕刻等制程工藝的穩(wěn)定性問題,還是原材料(如晶圓、光刻膠)的質(zhì)量波動,幫助生產(chǎn)線及時調(diào)整參數(shù),降低報廢率;在應(yīng)用端,針對芯片在終端設(shè)備(如手機、汽車電子)中出現(xiàn)的可靠性失效(如高溫環(huán)境下性能衰減、長期使用后的老化失效),通過環(huán)境模擬測試、失效機理分析,可推動芯片在封裝設(shè)計、材料選擇上的改進(jìn),提升產(chǎn)品在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性。 通過與光譜儀聯(lián)用,可分析光子的光譜信息,為判斷缺陷類型提供更多依據(jù),增強分析的全面性。低溫?zé)嵛⒐怙@微鏡探測器
我司自研含微光顯微鏡等設(shè)備,獲多所高校、科研院所及企業(yè)認(rèn)可使用,性能佳,廣受贊譽。國內(nèi)微光顯微鏡方案設(shè)計
得注意的是,兩種技術(shù)均支持對芯片進(jìn)行正面檢測(從器件有源區(qū)一側(cè)觀測)與背面檢測(透過硅襯底觀測),可根據(jù)芯片結(jié)構(gòu)、封裝形式靈活選擇檢測角度,確保在大范圍掃描中快速鎖定微小失效點(如微米級甚至納米級缺陷)。在實際失效分析流程中,PEM系統(tǒng)先通過EMMI與OBIRCH的協(xié)同掃描定位可疑區(qū)域,隨后結(jié)合去層處理(逐層去除芯片的金屬布線層、介質(zhì)層等)、掃描電子顯微鏡(SEM)的高分辨率成像以及光學(xué)顯微鏡的細(xì)節(jié)觀察,進(jìn)一步界定缺陷的物理形態(tài)(如金屬線腐蝕、氧化層剝落、晶體管柵極破損等),終追溯失效機理(如電遷移、熱載流子注入、工藝污染等)并完成根因分析。這種“定位-驗證-溯源”的完整閉環(huán),使得PEM系統(tǒng)在半導(dǎo)體器件與集成電路的失效分析領(lǐng)域得到了關(guān)鍵的應(yīng)用。國內(nèi)微光顯微鏡方案設(shè)計