隨著半導(dǎo)體微納制造技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是集成電路（Integrated Circuit，IC）的設(shè)計(jì)線寬即將進(jìn)入亞納米級(jí)，各個(gè)單元和互連線不斷細(xì)化，器件內(nèi)部的電路縱橫交錯(cuò)，隔離電路中的缺陷、查明隱藏在大量晶體管和金屬線中的問題的能力是產(chǎn)品快速量產(chǎn)的關(guān)鍵。分析師很難在不知道異常在哪里的情況下深入研究，而足智多謀的分析師有許多工具和技術(shù)來幫助檢測(cè)集成電路上的缺陷，比如，液晶（Liquid Crystal，LC）熱點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)，最適合用于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生大量熱量的短路。然而，這些技術(shù)通常是不夠的，分析人員必須找到一種方法來表征，創(chuàng)建一個(gè)基準(zhǔn)來對(duì)比一個(gè)故障單元，以檢測(cè)電子元件故障根源的缺陷。在這些情況下，EMMI提供了建立分析的完美平臺(tái)。

微光顯微鏡（Emission Microscope, EMMI）是利用高增益相機(jī)/探測(cè)器來檢測(cè)由某些半導(dǎo)體器件缺陷/失效發(fā)出的微量光子的一種設(shè)備。

當(dāng)對(duì)樣品施加適當(dāng)電壓時(shí)，其失效點(diǎn)會(huì)因加速載流子散射或電子-空穴對(duì)的復(fù)合而釋放特定波長的光子。這些光子經(jīng)過收集和圖像處理后，就可以得到一張信號(hào)圖。撤去樣品施加的電壓后，再收集一張背景圖，把信號(hào)圖和背景圖疊加之后，就可以確定發(fā)光點(diǎn)的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)失效點(diǎn)的定位。

InGaAs EMMI和傳統(tǒng)EMMI具有相同的原理和功能。兩種探測(cè)光子都是由電子-空穴復(fù)合和熱載流子觸發(fā)的。它們的不同之處在于InGaAs具有更高的靈敏度，并且可以檢測(cè)更長的波長范圍900-1700 nm（相對(duì)于 350-1100 nm 的傳統(tǒng)EMMI），這與 IR（紅外） 的光譜波長相同。

EMMI是發(fā)現(xiàn)許多不同半導(dǎo)體失效的一種強(qiáng)大工具，是指引失效分析進(jìn)一步深入的一盞指路明燈。然而，就其本身而言，它只是收集數(shù)據(jù)的一種方式。就像一個(gè)沒有經(jīng)驗(yàn)的航行者盡管查閱了最好的海圖、星圖，但可能仍然會(huì)發(fā)現(xiàn)他們的船擱淺了一樣，一個(gè)注重細(xì)節(jié)、技術(shù)熟練的分析團(tuán)隊(duì)是必要的，他們能利用來自EMMI的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步闡明問題并成功確定失效的根本原因。

金鑒實(shí)驗(yàn)室是一家專注于第三代半導(dǎo)體氮化鎵和碳化硅芯片和器件失效分析的新業(yè)態(tài)的科研檢測(cè)機(jī)構(gòu)，具備國家認(rèn)可及授權(quán)的CMA/CNAS資質(zhì)，并是工信部認(rèn)定的“國家中小企業(yè)公共服務(wù)示范平臺(tái)”，廣東省工信廳認(rèn)定的“LED失效分析公共服務(wù)示范平臺(tái)”，廣州市中級(jí)人民法院司法鑒定專業(yè)委托機(jī)構(gòu)。

金鑒實(shí)驗(yàn)室擁有一支由國家級(jí)人才工程入選者和行業(yè)資深管理和技術(shù)專家組成的團(tuán)隊(duì)，博士、研究生、本科生以上學(xué)歷人員占比超過90％，專業(yè)涵蓋光電、電子、化學(xué)、材料等各個(gè)方向，大部分有三代半導(dǎo)體材料和器件工廠工作經(jīng)歷。團(tuán)隊(duì)每月積累數(shù)百個(gè)行業(yè)案例分析經(jīng)驗(yàn)，在半導(dǎo)體芯片和器件材料檢測(cè)與失效分析領(lǐng)域已達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

金鑒實(shí)驗(yàn)室擁有自主研發(fā)的EMMI，如下圖所示。

儀器特點(diǎn)：

①InGaAs采集相機(jī)，在近紅外區(qū)域具備高靈敏度；

②分辨率高；

③多倍率圖像采集：5X~100X；

④超低溫電制冷降低暗電流帶來的信噪；

⑤電制冷/空氣冷卻自由轉(zhuǎn)換。

應(yīng)用范圍：

①LED故障分析

②太陽能電池評(píng)估

③半導(dǎo)體失效分析

④EL/PL圖像采集

⑤光通信設(shè)備分析

檢測(cè)到亮點(diǎn)的情況：

引起熱點(diǎn)的缺陷：會(huì)產(chǎn)生亮點(diǎn)的缺陷-漏電結(jié)；接觸毛刺；熱電子效應(yīng)；閂鎖效應(yīng)；氧化層漏電；多晶硅晶須；襯底損傷；物理損傷等。

原本存在的亮點(diǎn)：飽和/有源雙極晶體管、飽和MOS/動(dòng)態(tài)CMOS、正向偏置二極管/反向偏置二極管（擊穿）。

無法檢測(cè)到亮點(diǎn)的情況：無光點(diǎn)的缺陷、歐姆接觸、金屬互聯(lián)短路、表面反型層和硅導(dǎo)電通路等。

案例分析

1、客戶送樣漏電LED藍(lán)光芯片，通過InGaAs EMMI測(cè)試在芯片正極電極位置檢測(cè)到異常點(diǎn)。

2、客戶送樣漏電LED藍(lán)光倒裝芯片，通過InGaAs EMMI測(cè)試在芯片位置可檢測(cè)到異常點(diǎn)，并觀察到擊穿形貌。

3、客戶送樣漏電LED紅光垂直芯片，通過InGaAs EMMI測(cè)試在芯片位置可檢測(cè)到異常點(diǎn)。

4、客戶送樣硅基芯片，通過InGaAs EMMI測(cè)試在芯片位置可檢測(cè)到異常點(diǎn)。

有了EMMI這盞指路明燈指引著我們進(jìn)行進(jìn)一步的失效分析，配合FIB（聚焦離子束系統(tǒng)）為進(jìn)一步的失效分析提供了更強(qiáng)大制樣和分析的手段。