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檢測用微光顯微鏡故障維修

來源: 發(fā)布時間:2025-07-25

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(shí)驗(yàn)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(jī)。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。微光顯微鏡分析 3D 封裝器件光子,結(jié)合光學(xué)原理和算法可預(yù)估失效點(diǎn)深度,為失效分析和修復(fù)提供參考。檢測用微光顯微鏡故障維修

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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(diǎn)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(shí)現(xiàn)漏電點(diǎn)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。檢測用微光顯微鏡故障維修與原子力顯微鏡聯(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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在故障分析領(lǐng)域,微光顯微鏡(EmissionMicroscope,EMMI)是一種極具實(shí)用價值且效率出眾的分析工具。其功能是探測集成電路(IC)內(nèi)部釋放的光子。在IC元件中,電子-空穴對(ElectronHolePairs,EHP)的復(fù)合過程會伴隨光子(Photon)的釋放。具體可舉例說明:當(dāng)P-N結(jié)施加偏壓時,N區(qū)的電子會向P區(qū)擴(kuò)散,同時P區(qū)的空穴也會向N區(qū)擴(kuò)散,隨后這些擴(kuò)散的載流子會與對應(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,并在此過程中釋放光子。

當(dāng)芯片內(nèi)部存在漏電缺陷,如結(jié)漏電、氧化層漏電時,電子-空穴對復(fù)合會釋放光子,微光顯微鏡(EMMI)能捕捉并定位。對于載流子復(fù)合異常情況,像閂鎖效應(yīng)、熱電子效應(yīng)引發(fā)的失效,以及器件在飽和態(tài)晶體管、正向偏置二極管等工作狀態(tài)下的固有發(fā)光,它也能有效探測,為這類與光子釋放相關(guān)的失效提供關(guān)鍵分析依據(jù)。

而熱紅外顯微鏡則主要用于排查與熱量異常相關(guān)的芯片問題。金屬互聯(lián)短路、電源與地短接會導(dǎo)致局部過熱,其可通過檢測紅外輻射差異定位。對于高功耗區(qū)域因設(shè)計(jì)缺陷引發(fā)的電流集中導(dǎo)致的熱分布異常,以及封裝或散熱結(jié)構(gòu)失效造成的整體溫度異常等情況,它能生成溫度分布圖像,助力找出熱量異常根源。 熱電子與晶格相互作用及閂鎖效應(yīng)發(fā)生時也會產(chǎn)生光子,在顯微鏡下呈現(xiàn)亮點(diǎn)。

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EMMI的本質(zhì)只是一臺光譜范圍廣,光子靈敏度高的顯微鏡。

但是為什么EMMI能夠應(yīng)用于IC的失效分析呢?

原因就在于集成電路在通電后會出現(xiàn)三種情況:1.載流子復(fù)合;2.熱載流子;3.絕緣層漏電。當(dāng)這三種情況發(fā)生時集成電路上就會產(chǎn)生微弱的熒光,這時EMMI就能捕獲這些微弱熒光,這就給了EMMI一個應(yīng)用的機(jī)會而在IC的失效分析中,我們給予失效點(diǎn)一個偏壓產(chǎn)生熒光,然后EMMI捕獲電流中產(chǎn)生的微弱熒光。原理上,不管IC是否存在缺陷,只要滿足其機(jī)理在EMMI下都能觀測到熒光 微光顯微鏡可搭配偏振光附件,分析樣品的偏振特性,為判斷晶體缺陷方向提供獨(dú)特依據(jù),豐富檢測維度。非制冷微光顯微鏡新款

介電層漏電時,微光顯微鏡可檢測其光子定位位置,保障電子器件絕緣結(jié)構(gòu)可靠,防止電路故障。檢測用微光顯微鏡故障維修

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,電子會彈射出一個光子,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)合的時候就會產(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)也會觀察到在襯底處產(chǎn)生熒光亮點(diǎn)。檢測用微光顯微鏡故障維修