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金鉴EMMI(微光显微镜)发布时间:2015-08-10

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金鉴EMMI(微光显微镜)/芯片漏电点定位系统

 

随着半导体微纳制造技术的不断发展,尤其是集成电路(Integrated Circuit,IC)的设计线宽即将进入亚纳米级,各个单元和互连线不断细化,器件内部的电路纵横交错,隔离电路中的缺陷、查明隐藏在大量晶体管中的问题的能力是产品快速量产的关键。工程师很难在不知道异常在哪里的情况下深入研究,而他们有许多工具和技术来帮助检测集成电路上的缺陷,比如,液晶(Liquid Crystal,LC)热点检测技术,最适合用于发现产生大量热量的短路。然而,这些技术通常是不够的,工程师必须找到一种方法来表征,创建一个基准来对比一个故障单元,以检测电子元件故障根源的缺陷。在这些情况下,EMMI提供了建立分析的完美平台。


微光显微镜(Emission Microscope, EMMI)是利用高增益相机/探测器来检测由某些半导体器件缺陷/失效发出的微量光子的一种设备。


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。

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早在30多年前,国外某公司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系列产品。针对应用中呈现出的诸多要求,亦在技术上做出了进一步的开发。


为了增强微光探测能力,此公司还开发了C-CCD、Si-CCD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,他们的EMMI设备价格相当的高,动不动就上千万元,让很多公司望而却步。为此,金鉴实验室采用进口InGaAs探测器,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芯片漏电点定位系统,价格远低于由国内外同类产品,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,明显优于竞品,遥遥领先于同行,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。


InGaAs EMMI和传统CCD EMMI具有相同的原理和功能。两种探测光子都是由电子-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 350-1100 nm 的传统CCD EMMI),这与 IR(红外) 的光谱波长相同。


金鉴实验室联合英国GMATG公司设立仪器研发中心,自主研发的主要设备有显微光热分布系统、显微红外定位系统和激光开封系统,InGaAS EMMI(微光显微镜)/芯片漏电点定位系统。产品获得中科院、暨南大学、南昌大学、华南理工大学、华中科技大学、士兰明芯、清华同方、华灿光电、三安光电、三安集成、天电光电、瑞丰光电、国星光电等高校、科研院所和上市公司的广泛使用,广受老师、科研人员、技术人员的普遍赞誉。性能卓著,值得信赖。


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。


金鉴自主研发的InGaAS EMMI(微光显微镜)/芯片漏电点定位系统与传统CCD EMMI设备相比,优点显著:

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性能对比表



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传统CCD和InGaAs响应曲线对比图


实测案例

①客户送样漏电LED芯片,通过金鉴InGaAs EMMI测试在芯片正极电极位置检测到异常点。

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②客户送样漏电LED倒装芯片,通过金鉴InGaAs EMMI测试在芯片位置可检测到异常点,并观察到击穿形貌。

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③客户送样漏电LED垂直芯片,通过金鉴InGaAs EMMI测试在芯片位置可检测到异常点。

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④客户送样硅基芯片,通过金鉴InGaAs EMMI测试在芯片位置可检测到异常点。

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⑤客户送测NG样品进行漏电点定位,通过金鉴InGaAs EMMI测试漏电位置在芯片焊球的一侧,位置靠近引线一侧。

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