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(gè)檢測(cè)系統(tǒng)，合稱PEM（Photo Emission Microscope），兩者互為補(bǔ)充，能夠很好的應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)失效模式。

EMMI

微光顯微鏡（Emission Microscope， EMMI）（EMMI波長(zhǎng)范圍：400nm到1100nm ）是用來偵測(cè)故障點(diǎn)定位，尋找亮點(diǎn)、熱點(diǎn)（Hot Spot）的工具。通過偵測(cè)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(huì)放出光子（Photon）。舉例說明：在pn Junction加偏壓，此時(shí)n的電子很容易擴(kuò)散到p，而p的空穴也容易擴(kuò)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(cè)各種組件缺陷所產(chǎn)生的漏電等，閘極氧化層缺陷（Gate oxide defects）、靜電放電破壞（ESD Failure）、在電路驗(yàn)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(diǎn)（Hot Spot或找亮點(diǎn)）位置CMOS圖像傳感芯片及LED柔性液晶屏array區(qū)域的壞點(diǎn)或漏電區(qū)域的偵測(cè)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(cè)芯片封裝打線和芯片內(nèi)部線路短路。

2.晶體管和二極管的短路和漏電。

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(diǎn)的深度預(yù)估。

8.芯片未開封的失效點(diǎn)的定位偵測(cè)（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(cè)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(cè)的漏電（Leakage）、短路等情況也會(huì)使用其進(jìn)行分析。

偵測(cè)得到亮點(diǎn)之情況：

會(huì)產(chǎn)生亮點(diǎn)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(huì)有的亮點(diǎn) - Saturated/ Active bipolar transistors; -Saturated MOS/Dynamic CMOS; Forward biased diodes/Reverse;biased diodes（break down） 等。

偵測(cè)不到亮點(diǎn)之情況：

不會(huì)出現(xiàn)亮點(diǎn)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(diǎn)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(cè)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(shí)，會(huì)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(zhǎng)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(shí)，會(huì)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(zhǔn)確并迅速定位集成電路中的微小失效點(diǎn)，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(duì)缺陷進(jìn)行界定，找出失效機(jī)理并進(jìn)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(cè)試儀相連）、潔凈（不需薄膜）、簡(jiǎn)單（與探針無相互作用，不會(huì)人為產(chǎn)生問題）、靈敏（漏電流可以小至uA量級(jí)）等優(yōu)點(diǎn)。

OBIRCH能快速準(zhǔn)確的進(jìn)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(jìn)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(jì)升高，并進(jìn)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(duì)應(yīng)，定位缺陷位置。OBIRCH模式具有高分辨能力，其測(cè)試精度可達(dá)nA級(jí)。

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(duì)電路中缺陷定位，金屬線/Poly/Well短路（Metal Short/Metal Bridge）。

2.閘極氧化層漏電，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(jìn)行表面檢查。

4.高級(jí)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(jì)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(zhǔn)確地進(jìn)行失效定位已成為一個(gè)非常重要的技術(shù)。尤其針對(duì)大規(guī)模復(fù)雜集成電路，如果在進(jìn)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(diǎn)的過程無異于大海撈針。

某型號(hào)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(jìn)行測(cè)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(diǎn)，失效機(jī)理分析也就無從談起。于是我們采用OBIRCH技術(shù)對(duì)其進(jìn)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(diǎn)。成功進(jìn)行失效定位后我們?cè)傩酒M(jìn)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(diǎn)處的金屬化存在燒毀形貌。

責(zé)任編輯：tzh