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(chǎng)介入,通過(guò)剖片分析深入探究?jī)?nèi)核。
然而,受限于專(zhuān)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(chǎng)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。 微光顯微鏡的自動(dòng)瑕疵分類(lèi)系統(tǒng),可依據(jù)發(fā)光的強(qiáng)度、形狀等特征進(jìn)行歸類(lèi),提高檢測(cè)報(bào)告的生成效率。低溫?zé)嵛⒐怙@微鏡儀器
適用場(chǎng)景的分野,進(jìn)一步凸顯了二者(微光顯微鏡&熱紅外顯微鏡)的互補(bǔ)價(jià)值。在邏輯芯片、存儲(chǔ)芯片的量產(chǎn)檢測(cè)中,微光顯微鏡通過(guò)對(duì)細(xì)微電缺陷的篩查,助力提升產(chǎn)品良率,降低批量報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn);而在功率器件、車(chē)規(guī)芯片的可靠性測(cè)試中,熱紅外顯微鏡對(duì)熱分布的監(jiān)測(cè),成為驗(yàn)證產(chǎn)品穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)際檢測(cè)中,二者常組合使用:微光顯微鏡定位電缺陷后,熱紅外顯微鏡可進(jìn)一步分析該缺陷是否引發(fā)異常發(fā)熱,形成 “光 - 熱” 聯(lián)動(dòng)的全維度分析,為企業(yè)提供更佳的故障診斷依據(jù)。制冷微光顯微鏡運(yùn)動(dòng)配備的自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng),能快速鎖定檢測(cè)區(qū)域,減少人工操作時(shí)間,提高檢測(cè)效率。
EMMI的本質(zhì)只是一臺(tái)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(huì)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(shí)集成電路上就會(huì)產(chǎn)生微弱的熒光,這時(shí)EMMI就能捕獲這些微弱熒光,這就給了EMMI一個(gè)應(yīng)用的機(jī)會(huì)而在IC的失效分析中,我們給予失效點(diǎn)一個(gè)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(mǎn)足其機(jī)理在EMMI下都能觀(guān)測(cè)到熒光
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?xún)r(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 。我司微光顯微鏡探測(cè)芯片封裝打線(xiàn)及內(nèi)部線(xiàn)路短路產(chǎn)生的光子,快速定位短路位置,優(yōu)勢(shì)獨(dú)特。
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(xiàn)、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)。 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(cè)維度。什么是微光顯微鏡設(shè)備廠(chǎng)家
升級(jí)后的冷卻系統(tǒng),能減少設(shè)備自身熱噪聲,讓對(duì)微弱光子的探測(cè)更靈敏,提升檢測(cè)下限。低溫?zé)嵛⒐怙@微鏡儀器
同時(shí),微光顯微鏡(EMMI)帶來(lái)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(wèn)題,可避免研發(fā)過(guò)程中的反復(fù)試錯(cuò),加快產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的速度。當(dāng)市場(chǎng)需求瞬息萬(wàn)變時(shí),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(chǎng)需求的產(chǎn)品,搶占市場(chǎng)先機(jī)。例如,在當(dāng)下市場(chǎng) 5G 芯片、AI 芯片等領(lǐng)域,技術(shù)迭代速度極快,誰(shuí)能更早解決研發(fā)中的失效難題,誰(shuí)就能在技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)先一步,建立起差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。低溫?zé)嵛⒐怙@微鏡儀器