芯片漏電點定位及分析（EMMI/OBIRCH，顯微光熱分布，FIB-SEM） 發布時間：2023-11-08 11:42:58
1.設備原理
.EMMI
微光顯微鏡（Emission Microscope, EMMI）是利用高增益相機/探測器來檢測由某些半導體器件缺陷/失效發出的微量光子的一種設備。
原理：當對樣品施加適當電壓時，其失效點會因加速載流子散射或電子-空穴對的復合而釋放特定波長的光子。這些光子經過收集和圖像處理后，就可以得到一張信號圖。撤去對樣品施加的電壓后，再收集一張背景圖，把信號圖和背景圖疊加之后，就可以定位發光點的位置，從而實現對失效點的定位。
.OBIRCH
光誘導電阻變化（Optical Beam Induced Resistance Change，OBIRCH），作為一種新型的高分辨率微觀缺陷定位技術，能夠在大范圍內迅速準確地進行器件失效缺陷定位，基本上，只要有芯片異常的漏電，它都可以產生亮點出來。
原理：用激光束在通電恒壓下的芯片表面進行掃描，激光束部分能量轉化為熱能，如果芯片存在缺陷點，缺陷處溫度將無法迅速通過金屬線傳導散開，這將導致缺陷處溫度累計升高，并進一步引起金屬線電阻以及電流變化，通過變化區域與激光束掃描位置的對應，定位缺陷/失效位置。該方法常用于芯片內部高阻抗及低阻抗分析，芯片漏電路徑分析。
.顯微光熱分布測試系統
用于測量光源的光強分布、直徑、發散角和觀察芯片光熱分布、甚至電流擴散分布情況等參數。
顯微光分布測試系統原理：金鑒實驗室聯合英國GMATG公司聯合推出顯微光分布測試系統，主要用于測試光源的發光均勻性，幫助提高光品質?，F已演化到第五代，而且價格從150萬降到幾十萬！金鑒顯微光分布測試系統針對LED及其他光電器件產業打造，可用于觀察微米級發光器件的光分布，測試波長范圍190nm ～1100nm，包含了紫外和紅外不可見光的測試，可用于測量光源的光強分布、直徑、發散角等參數。通過CCD測量光強分布，通過算法計算出光源直徑等參數，測量光強的相對強度，不需要使用標準燈進行校準。適合光電器件及照明相關領域的來料檢驗、研發設計和客訴處理等過程，以達到企業節省研發和品質支出的目的。
顯微熱分布測試系統原理：金鑒顯微紅外熱分布測試系統（GMATG-G5）由金鑒實驗室和英國GMATG公司聯合推出，采用法國的非晶硅紅外ULIS探測器，通過算法、芯片和圖像傳感技術的改進，打造出一套高精智能化的顯微紅外熱分布測試體系。這套測試體系專為微觀熱成像設計，價格遠低于國外同類產品，除傳統紅外熱成像的優勢外，還具有更高精度的成像系統、更高的溫度靈敏度，更便捷的操作體系，并為微觀熱成像研究添加諸多實用和創新的功能，是關注微觀熱分布的科研和生產必不可少工具。
.FIB-SEM
聚焦離子束(Focused Ion beam，FIB)與掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)耦合成為FIB-SEM雙束系統后，通過結合相應的氣體沉積裝置，納米操縱儀，各種探測器及可控的樣品臺等附件成為一個集微區成像、加工、分析、操縱于一體的分析儀器。其應用范圍也已經從半導體行業拓展至材料科學、生命科學和地質學等眾多領域。
金鑒芯片漏電點定位及分析設備群
2.解決方案
鑒于以上設備各自的特點，金鑒實驗室有機地整合了上述所有的測試設備，形成了完備的芯片漏電點定位及分析設備群，推出了一套完整的芯片漏電點定位及失效分析解決方案，為半導體產業健康向上發展保駕護航。
首先，我們通過自研的EMMI定位系統定位漏電點，對于漏電流較小的，可以通過分辨率更高的OBIRCH定位漏電點。其次，作為補充，當EMMI/OBIRCH均不能定位漏電點時，我們還可以通過自研的顯微光熱分布測試系統測試芯片的光分布和熱分布，光分布/熱分布的異常位置即為芯片漏電的位置，從而定位漏電點。最后，通過FIB對漏電點精確切片，接著進行SEM表征測試，以便分析漏電原因。
3.案例分析：
客戶送測紅光LED死燈樣品，要求分析失效原因。初步進行電性測試后，確定為芯片漏電所致，因此，對芯片進行漏電點定位和分析。
（1） 首先取NG1、NG2樣品進行EMMI測試，結果如下：
對NG1進行EMMI漏電點定位，漏電位置在芯片焊球的一側，位置靠近引線一側，如下圖所示。
（2） 由于對NG2樣品進行EMMI和OBIRCH測試，均未能定位漏電點，因此對NG2進行顯微光熱分布定位測試，測試結果如下：
對NG2進行光熱漏電點定位，漏電位置在芯片焊球的一側，位置靠近引線一側，如下圖所示。
對NG2和OK1樣品進行光熱分布對比測試，進一步地印證漏電點位置在芯片焊球的一側，位置靠近引線一側，如下圖所示。
光分布測試對比圖
熱分布測試對比圖
（3）對芯片漏電點定位后，通過FIB對漏電點精確切片，接著進行SEM表征測試，分析漏電原因，測試結果如下：
對NG1漏電位置進行FIB-SEM截面分析，可觀察到芯片外延出現斷裂異常。芯片外延斷裂會導致外延PN結錯位，從而引起芯片出現漏電或者短路失效。
對NG2漏電位置進行FIB截面分析，可觀察到芯片外延出現斷裂異常。芯片外延斷裂會導致外延PN結錯位，從而引起芯片出現漏電或者短路失效。
綜上所述，送測LED燈具紅光失效的原因是芯片焊球位置外延開裂，造成芯片漏電或者短路失效。此案例也較好地論證了我們金鑒實驗室的芯片漏電點定位及分析設備群的完備性及解決方案的可行性。
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