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芯片失效故障定位技术-EMMI&Obirch

发布时间:2025-04-14

光束诱导电阻变化( OBIRCH )功能与光发射( EMMI )常见集成在一个检测系统,合称 PEM ( Photo Emission Microscope) ,两者互为补充,能够很好的应对绝大多数失效模式。


在金属覆盖区域有热点的话,Obirch也可以检测出来。两种都可以进行正面和背面检测,可以在大范围内准确并迅速定位集成电路中的微小失效点,并通过后续的去层处理、电镜扫描和光学显微镜观察,对缺陷进行界定,找出失效机理并进行根因分析,因而在器件和集成电路失效分析中得到广泛应用。


设备原理:


微光显微镜(Emission Microscope, EMMI)是一种常用的芯片失效分析手段,可以用于确认芯片的失效位置。其原理是对样品施加适当电压,失效点会因加速载流子散射或电子-空穴对的复合而释放特定波长的光子,这时光子就能被检测到,从而检测到漏电位置。


Obirch的工作原理是用红外激光束照射IC的特定区域。当激光与IC相互作用时,会产生热量。这种局部加热导致该区域电气路径的电阻发生变化。可以通过测量电阻变化来检测和定位缺陷。




设备应用功能:

主要用来检测芯片内部的金属短路、接触异常、漏电(结漏、氧化物漏、硅晶化相关缺陷引起的漏电)等。在面板显示领域,常用于IC 异常、bonding 异常、TRX short、GOA short, AA 区 short, FPC short等检测分析。



应用优势:


EMMI(InGaAs探测器):针对Device器件的结漏电、热载子、通孔 spiking、氧化层(如 GOX)漏电、Latch up、异物污染有源区、机械损伤等,对低压芯片灵敏度高。


OBRICH:针对金属化系统层面,比如金属线路里的桥接,空洞等,材料、结构上的异常阻值、漏电路径、器件短路损伤等,针对背面分析效果更好。



测试案例:


1.芯片热点观察+FIB切片+SEM观察

a.案例背景: 半导体芯片生产或使用过程中发现存在漏电、短路现象。 
b.分析方法简述 :
1.通过外观检查,未发现半导体芯片外观有任何异常。
2.对芯片做热点定位分析,发现异常热点。
3.用FIB对热点进行FIB切割,发现热点截面缺陷。

芯片热点观察+FIB切片+SEM观察


2.器件热点观察+FIB切片+SEM观察

器件热点观察+FIB切片+SEM观察

STI corner breakdown was observed at the EMMI spot EMMI热点观察到STI角击穿

3.线路热点分析

线路热点分析

Word line poly break was found at EMMI spot EMMI热点发现字线多处断裂

4.器件ESD故障分析

器件ESD故障分析

ESD damage was found at specifically position of ESD circuit在电路特定位置发现ESD损坏


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