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热点定位“神器”- EMMI

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在半导体故障失效分析的流程中,EMMI(又叫做PEM, Photon Emission Microscope,光发射显微镜,微光显微镜)是常用的故障点定位工具,传统的EMMI是采用冷却式电荷耦合元件(C-CCD)来侦测光子,其侦测波长范围介于400nm到1100nm间,此波长相当于可见光和红外光。
InGaAs EMMI和传统EMMI具有相同的原理和功能。两种探测光子的传感器都是由电子-空穴复合和热载流子触发的。它们的不同之处在于InGaAs具有更高的灵敏度,并且可以检测更长的波长范围900-1700 nm(相对于 400-1100 nm 的传统EMMI),这与 IR(红外) 的光谱波长相同。
当给缺陷/失效半导体元件施加电压,元件中电子-空穴对结合产生光子,或者元件的热载子释放出多余的动能,会以光子的型式呈现,此两种机制所产生的光子均可被EMMI 侦测到,侦测到的故障点也叫亮点、热点(Hot Spot),因此接面漏电、氧化层崩溃、静电放电破坏、闩锁效应、撞击游离、顺向偏压及在饱和区域操作的电晶体,均可由EMMI精确地定位出热点,进而推知器件中的缺陷位置,对后续的电路分析与失效分析有莫大的帮助,因此说EMMI是热点定位“神器”一点也不为过。
早在30多年前,滨松就开始了在半导体失效分析应用中的研究。1987年,推出了第一代微光显微镜,并在此后逐渐组建起了专门针对半导体缺陷位置定位的PHEMOS系列产品。针对应用中呈现出的诸多要求,滨松亦在技术上做出了进一步的开发。
为了增强微光探测能力,滨松开发了C-CCD、Si-CCD、InGaAs等多类高端相机。用户可根据样品制程和结构,选择不同的相机加装在设备中。然而,滨松的EMMI设备价格相当的高,动不动就几百上千个W,让很多公司望而却步。为此,金鉴采用日本进口InGaAs,通过算法、芯片和图像传感技术的改进,打造高精智能化的测试体系,整合出一套EMMI定位系统,价格远低于由国外同类产品,同样的功能,但却有更精确的数据整理系统、更方便的操作体系,正印证了“最好的检测设备是一线的测试工程师研发出来的!”这句话。
金鉴实验室拥有自主研发的EMMI,如下图所示。
仪器特点:
①InGaAs采集相机,在近红外区域具备高灵敏度;
②分辨率高;
③多倍率图像采集:5X~100X;
④超低温电制冷降低暗电流带来的信噪;
⑤电制冷/空气冷却自由转换。
应用范围:
①LED故障分析
②太阳能电池评估
③半导体失效分析
④EL/PL图像采集
⑤光通信设备分析
检测到亮点的情况:
引起热点的缺陷:会产生亮点的缺陷-漏电结;接触毛刺;热电子效应;闩锁效应;氧化层漏电;多晶硅晶须;衬底损伤;物理损伤等。
原本存在的亮点:饱和/有源双极晶体管、饱和MOS/动态CMOS、正向偏置二极管/反向偏置二极管(击穿)。
无法检测到亮点的情况:
无光点的缺陷、欧姆接触、金属互联短路、表面反型层和硅导电通路等。
案例分析
1、客户送样漏电LED蓝光芯片,通过InGaAs EMMI测试在芯片正极电极位置检测到异常点。
2、客户送样漏电LED蓝光倒装芯片,通过InGaAs EMMI测试在芯片位置可检测到异常点,并观察到击穿形貌。
3、客户送样漏电LED红光垂直芯片,通过InGaAs EMMI测试在芯片位置可检测到异常点。
4、客户送样硅基芯片,通过InGaAs EMMI测试在芯片位置可检测到异常点。


IP属地:广东1楼2022-10-12 11:47回复