型號：日本濱松

光束誘導(dǎo)電阻變化(OBIRCH)功能與微光顯微鏡(EMMI)常見集成在一個檢測系統(tǒng)，合稱PEM(Photo Emission Microscope)，兩者互為補充，能夠很好的應(yīng)對絕大多數(shù)失效模式。

EMMI

微光顯微鏡(Emission Microscope, EMMI)（EMMI波長范圍：400nm到1100nm ）是用來偵測故障點定位，尋找亮點、熱點（Hot Spot）的工具。通過偵測電子-電洞結(jié)合與熱載子所激發(fā)出的光子。在IC元件中，EHP(Electron Hole Pairs) Recombination會放出光子(Photon)。舉例說明:在pn Junction加偏壓，此時n的電子很容易擴散到p，而p的空穴也容易擴散至n然后與p端的空穴(或n端的電子)做 EHP Recombination。

應(yīng)用范圍application：

偵測各種組件缺陷所產(chǎn)生的漏電等，閘*氧化層缺陷（Gate oxide defects）、靜電放電破壞（ESD Failure）、在電路驗證中產(chǎn)生閂鎖效應(yīng)（Latch Up）及漏電（Leakage）接面漏電（Junction Leakage）、順向偏壓（Forward Bias）及在飽和區(qū)域操作的晶體管，均可由EMMI定位，找熱點（Hot Spot或找亮點）位置CMOS圖像傳感芯片及LED柔性液晶屏array區(qū)域的壞點或漏電區(qū)域的偵測LED類型的芯片晶體管橫向電流分布不均漏電（Leakage）等等。

應(yīng)用范圍application：

1.檢測芯片封裝打線和芯片內(nèi)部線路短路。

2.晶體管和二*管的短路和漏電。

3.TFT LCD面板&PCB/PCBA的金屬線路缺陷和短路。

4.PCB/PCBA上的部分失效元器件。

5.介電層（Oxide）漏電。

6.ESD閉鎖效應(yīng)。

7.3D封裝（Stacked Die）失效點的深度預(yù)估。

8.芯片未開封的失效點的定位偵測（區(qū)分封裝于Die）

9.低阻抗短路（<10ohm）的問題分析常用于分析一些未開蓋的樣品測試，以及大型PCB上的金屬線路及元器件的失效定位，金屬層遮擋OBIRCH及INGAAS無法偵測的漏電（Leakage）、短路等情況也會使用其進行分析。

偵測得到亮點之情況：

會產(chǎn)生亮點的缺陷 - 漏電結(jié)(Junction Leakage); 接觸毛刺(Contact spiking); (熱電子效應(yīng))Hot electrons;閂鎖效應(yīng)( Latch-Up);氧化層漏電( Gate oxide defects / Leakage(F-N current));多晶硅晶須(Poly-silicon filaments); 襯底損傷(Substrate damage); (物理損傷)Mechanical damage等。
原來就會有的亮點 - Saturated/ Active bipolar transistors; -Saturated MOS/Dynamic CMOS; Forward biased diodes/Reverse;biased diodes(break down) 等。

偵測不到亮點之情況：

不會出現(xiàn)亮點的故障 - 歐姆接觸;金屬互聯(lián)短路;表面反型層;硅導(dǎo)電通路等。
亮點被遮蔽之情況 - Buried Junctions及Leakage sites under metal，這種情況可以采用backside模式，但是只能探測近紅外波段的發(fā)光，且需要減薄及拋光處理。

光誘導(dǎo)電阻變化(OBIRCH，Optical Beam Induced Resistance Change)

激光作用于半導(dǎo)體材料時，會產(chǎn)生兩種效應(yīng)，一種是熱效應(yīng)，另一種是光生載流子效應(yīng)。如果激光波長的能量小于半導(dǎo)體能帶，半導(dǎo)體僅僅發(fā)生熱效應(yīng)；當(dāng)大于或接近半導(dǎo)體能帶時，會產(chǎn)生熱和光生載流子，且載流子占主導(dǎo)作用。光生載流子效應(yīng)和熱效應(yīng)均能導(dǎo)致半導(dǎo)體電阻發(fā)生變化（分別稱做光電導(dǎo)效應(yīng)和熱電導(dǎo)效應(yīng)），或者產(chǎn)生電流（分別稱為光生伏特效應(yīng)和塞貝克效應(yīng)，熱電效應(yīng)）。OBIRCH正是基于半導(dǎo)體的這種效應(yīng)的新型高分辨率微觀缺陷定位技術(shù)，該技術(shù)依托于背面光發(fā)射顯微鏡，可以在大范圍內(nèi)準確并迅速定位集成電路中的微小失效點，并通過后續(xù)的去層處理、電鏡掃描和光學(xué)顯微鏡觀察，對缺陷進行界定，找出失效機理并進行根因分析，因而在器件和集成電路失效分析中得到廣泛應(yīng)用。它具有迅速（只需通過一次成像就能檢查復(fù)雜集成電路的發(fā)光）、通用（能與測試儀相連）、潔凈（不需薄膜）、簡單（與探針無相互作用，不會人為產(chǎn)生問題）、靈敏（漏電流可以小至uA量級）等優(yōu)點。

OBIRCH能快速準確的進行IC中元件的短路、布線和通孔互聯(lián)中的空洞、金屬中的硅沉積等缺陷。其工作原理是利用激光束在恒定電壓下的器件表面進行掃描，激光束部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，如果金屬互聯(lián)線存在缺陷，缺陷處溫度將無法迅速通過金屬線傳導(dǎo)散開，這將導(dǎo)致缺陷處溫度累計升高，并進一步引起金屬線電阻以及電流變化，通過變化區(qū)域與激光束掃描位置的對應(yīng)，定位缺陷位置。OBIRCH模式具有高分辨能力，其測試精度可達nA級。

應(yīng)用范圍application：

常用于芯片內(nèi)部電阻異常及電路漏電路徑分析。

1.可快速對電路中缺陷定位，金屬線/Poly/Well短路（Metal Short/Metal Bridge）。

2.閘*氧化層漏電，金屬導(dǎo)通孔/接觸孔阻值異常任何有材質(zhì)或厚度不一樣的Short/Bridge/Leakage/High Resistance。

3.利用鐳射激光穿透芯片背面晶背進行表面檢查。

4.**PCB上的金屬走線失效缺陷的定位等的芯片失效情況。

案例一：

隨著集成電路設(shè)計與工藝水平的飛速發(fā)展，其線寬不斷下降，集成度日益提高，集成電路的失效定位相應(yīng)也迎來了巨大挑戰(zhàn)。在現(xiàn)代集成電路失效分析中，如何在幾十億的晶體管中快速準確地進行失效定位已成為一個非常重要的技術(shù)。尤其針對大規(guī)模復(fù)雜集成電路，如果在進行破壞性分析之前沒有做好失效定位，后續(xù)尋找物理失效點的過程無異于大海撈針。

某型號BGA芯片輸出端口與地之間漏電。由于BGA芯片封裝結(jié)構(gòu)特殊，開封后無法進行測試，因此若開封之前未做失效定位，開封后將很難找到具體的物理失效點，失效機理分析也就無從談起。于是我們采用OBIRCH技術(shù)對其進行失效定位，在漏電端口和地之間施加電壓，激光掃描后定位到芯片上存在異常亮點。成功進行失效定位后我們再芯片進行去層處理并用掃描電子顯微鏡放大觀察，可以看到芯片在異常亮點處的金屬化存在燒毀形貌。如下圖所示：

圖1 樣品OBIRCH定位異常亮點