檢測(cè)用微光顯微鏡平臺(tái)

在故障分析領(lǐng)域，微光顯微鏡（EmissionMicroscope,EMMI）是一種極具實(shí)用價(jià)值且效率出眾的分析工具。其功能是探測(cè)集成電路（IC）內(nèi)部釋放的光子。在IC元件中，電子-空穴對(duì)（ElectronHolePairs,EHP）的復(fù)合過(guò)程會(huì)伴隨光子（Photon）的釋放。具體可舉例說(shuō)明：當(dāng)P-N結(jié)施加偏壓時(shí)，N區(qū)的電子會(huì)向P區(qū)擴(kuò)散，同時(shí)P區(qū)的空穴也會(huì)向N區(qū)擴(kuò)散，隨后這些擴(kuò)散的載流子會(huì)與對(duì)應(yīng)區(qū)域的載流子（即擴(kuò)散至P區(qū)的電子與P區(qū)的空穴、擴(kuò)散至N區(qū)的空穴與N區(qū)的電子）發(fā)生EHP復(fù)合，并在此過(guò)程中釋放光子。其低噪聲電纜連接設(shè)計(jì)，減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的損耗，確保微弱光子信號(hào)完整傳遞至探測(cè)器。檢測(cè)用微光顯微鏡平臺(tái)

挑選適配自身的微光顯微鏡 EMMI，關(guān)鍵在于明確需求、考量性能與評(píng)估預(yù)算。先梳理應(yīng)用場(chǎng)景，若聚焦半導(dǎo)體失效分析，需關(guān)注能否定位漏電結(jié)、閂鎖效應(yīng)等缺陷產(chǎn)生的光子；性能層面，探測(cè)器是主要考察對(duì)象，像 -80℃制冷型 InGaAs 探測(cè)器，靈敏度高、波長(zhǎng)檢測(cè)范圍廣（900 - 1700nm），能捕捉更微弱信號(hào)；物鏡分辨率也重要，高分辨率物鏡可清晰呈現(xiàn)微小失效點(diǎn)。操作便捷性也不容忽視，軟件界面友好、具備自動(dòng)聚焦等功能，能提升工作效率。預(yù)算方面，進(jìn)口設(shè)備價(jià)格高昂，國(guó)產(chǎn)設(shè)備性價(jià)比優(yōu)勢(shì)凸顯，如部分國(guó)產(chǎn)品牌雖價(jià)格低 30% 以上，但性能與進(jìn)口相當(dāng)，還能提供及時(shí)售后。總之，綜合這些因素，多對(duì)比不同品牌、型號(hào)設(shè)備，才能選到契合自身的 EMMI 。半導(dǎo)體失效分析微光顯微鏡儀器熱電子與晶格相互作用及閂鎖效應(yīng)發(fā)生時(shí)也會(huì)產(chǎn)生光子，在顯微鏡下呈現(xiàn)亮點(diǎn)。

對(duì)半導(dǎo)體研發(fā)工程師而言，排查的過(guò)程層層受阻。在逐一排除外圍電路異常、生產(chǎn)工藝制程損傷等潛在因素后，若仍未找到癥結(jié)，往往需要芯片原廠介入，通過(guò)剖片分析深入探究?jī)?nèi)核。

然而，受限于專業(yè)分析設(shè)備的缺乏，再加上芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)涉及機(jī)密，工程師難以深入了解其底層構(gòu)造，這就導(dǎo)致他們?cè)诿鎸?duì)原廠出具的分析報(bào)告時(shí)，常常陷入 “被動(dòng)接受” 的局面 —— 既無(wú)法完全驗(yàn)證報(bào)告的細(xì)節(jié)，也難以基于自身判斷提出更具針對(duì)性的疑問(wèn)或補(bǔ)充分析方向。

定位短路故障點(diǎn)短路是造成芯片失效的關(guān)鍵誘因之一。

當(dāng)芯片內(nèi)部電路發(fā)生短路時(shí)，短路區(qū)域會(huì)形成異常電流通路，引發(fā)局部溫度驟升，并伴隨特定波長(zhǎng)的光發(fā)射現(xiàn)象。EMMI（微光顯微鏡）憑借其超高靈敏度，能夠捕捉這些由短路產(chǎn)生的微弱光信號(hào)，再通過(guò)對(duì)光信號(hào)的強(qiáng)度分布、空間位置等特征進(jìn)行綜合分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)短路故障點(diǎn)的精確定位。

以一款高性能微處理器芯片為例，其在測(cè)試中出現(xiàn)不明原因的功耗激增問(wèn)題，技術(shù)人員初步判斷為內(nèi)部電路存在短路隱患。通過(guò)EMMI對(duì)芯片進(jìn)行全域掃描檢測(cè)，在極短時(shí)間內(nèi)便在芯片的某一特定功能模塊區(qū)域發(fā)現(xiàn)了光發(fā)射信號(hào)。結(jié)合該芯片的電路設(shè)計(jì)圖紙和版圖信息進(jìn)行深入分析，終鎖定故障點(diǎn)為兩條相鄰的鋁金屬布線之間因絕緣層破損而發(fā)生的短路。這一定位為后續(xù)的故障修復(fù)和工藝改進(jìn)提供了直接依據(jù)。 處理 ESD 閉鎖效應(yīng)時(shí)，微光顯微鏡檢測(cè)光子可判斷其位置和程度，為研究機(jī)制、制定防護(hù)措施提供支持。

半導(dǎo)體材料分為直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體，而Si是典型的直接帶隙半導(dǎo)體，其禁帶寬度為1.12eV。所以當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)，電子會(huì)彈射出一個(gè)光子，該光子的能量為1.12eV，根據(jù)波粒二象性原理，該光子的波長(zhǎng)為1100nm，屬于紅外光區(qū)。通俗的講就是當(dāng)載流子進(jìn)行復(fù)合的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生1100nm的紅外光。這也就是產(chǎn)生亮點(diǎn)的原因之一：載流子復(fù)合。所以正偏二極管的PN結(jié)處能看到亮點(diǎn)。如果MOS管產(chǎn)生latch-up現(xiàn)象，（體寄生三極管導(dǎo)通）也會(huì)觀察到在襯底處產(chǎn)生熒光亮點(diǎn)。支持自定義檢測(cè)參數(shù)，測(cè)試人員可根據(jù)特殊樣品特性調(diào)整設(shè)置，獲得較為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。無(wú)損微光顯微鏡聯(lián)系人

半導(dǎo)體失效分析中，微光顯微鏡可偵測(cè)失效器件光子，定位如 P-N 接面漏電等故障點(diǎn)，助力改進(jìn)工藝、提升質(zhì)量。檢測(cè)用微光顯微鏡平臺(tái)

需要失效分析檢測(cè)樣品，我們一般會(huì)在提前做好前期的失效背景調(diào)查和電性能驗(yàn)證工作，能夠?yàn)檎麄€(gè)失效分析過(guò)程找準(zhǔn)方向、提供依據(jù)，從而更高效、準(zhǔn)確地找出芯片失效的原因。

1.失效背景調(diào)查收集芯片型號(hào)、應(yīng)用場(chǎng)景、失效模式（如短路、漏電、功能異常等）、失效比例、使用環(huán)境（溫度、濕度、電壓）等。確認(rèn)失效是否可復(fù)現(xiàn)，區(qū)分設(shè)計(jì)缺陷、制程問(wèn)題或應(yīng)用不當(dāng)（如過(guò)壓、ESD）。

2.電性能驗(yàn)證使用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）或探針臺(tái)（ProbeStation）復(fù)現(xiàn)失效，記錄關(guān)鍵參數(shù)（如I-V曲線、漏電流、閾值電壓偏移）。對(duì)比良品與失效芯片的電特性差異，縮小失效區(qū)域（如特定功能模塊）。 檢測(cè)用微光顯微鏡平臺(tái)