Hotspot定位大比拼
做亮点分析,我们常听说的三种定位方式:Obirch、EMMI、Thermos。网上也有很多资料区分不同方式的原理和机台,今天再老生常谈,梳理下三者的原理和应用范围。
- IR-Obirch:InfraRed Optical Beam Induced Resistance Change, 雷射光束引起的电阻变化异常检验。
利用1300nm的雷射扫描IC,扫描点被局部加温作用,在施加直流电压的情况下,IC中不同部位因温度变化而产生阻值变化,电流也产生变化,系统记录电流变化量,并通过黑色或白色影像记录下来,借助于侦测电流变化定出IC的故障位置。
IC上每个点被雷射照到,阻值与电流都会有变化,而缺陷位置,电流变化一般比其他位置更明显,影像中的点会变得更黑或更白,黑色和白色分别表示电流量减少与增加(即电阻的增加与减少),为了更明显区分,机台供应商把黑白两色设定为红绿两色。
红点:表示当Obirch laser加热物质时,电流变化量变大,即物质越加热阻值变得越低。
绿点:表示当Obirch laser加热物质时,电流变化量变小,即物质越加热阻值变得越高
如果Obirch找到的异常点不明显,可以控制加大雷射的输出功率提升温度的变化量,或者提高输入电压增加电流。Obirch一般适用于DC静态失效分析,如果引起失效的缺陷不和电源或地相连,如signal,Obirch分析所加偏置不易激励失效线路。
- EMMI: IC在通电的状态下,MOS器件发生介质击穿、热载流子注入、PN结反向漏电以及CMOS电路发生闩锁效应时,电子空穴对复合 (EHP-Electron Hole Pairs Recombination) 并放出光子。
失效分析常用的光子激发侦测器有两种,一为传统的Si-CCD EMMI侦测的波长范围在400nm-1200nm;另一为InGaAs EMMI可侦测的波长比较长,范围约在900nm到1700nm的红外线波段。
故障处或者非故障处都有可能放出光子。这些光子流通过收集和光增益放大,再经过CCD光电转化和图像处理,得到一张发光图,将发光图和器件表面的光学发射像叠加,对失效点和缺陷进行定位。
欧姆特性短路、金属互连短路、表面反型层和扩散电阻等缺陷产生的光辐射波长不在可见光范畴或信号太弱,一般不适用于用EMMI来定位。
- Lock-in Thermal: 利用高灵敏度的InSb detector 侦测IC在通电状态下,缺陷位置产生出的热辐射分布,从而定位出失效所在位置。
如果为3D封装,异常位置在叠层die上,即使做backside处理,亮点也会被遮挡。Thermal EMMI可以利用失效点热辐射传导的相位差,预估3D封装的失效点深度(Z轴方向),定位是某一层die或者封装体本身出现异常。
此外,如果样品需要在EVB上调至某一工作状态才会出现漏电流的情况,因样品需焊接在EVB上,无法参考EMMI(InGaAs)和Obirch做backside处理,只能从正面开盖,实验中亮点很可能被metal层遮挡。针对IC动态工作状态下的异常问题,用Thermal EMMI分析也较为方便。
汇总三者情况如下,在实际的FA过程中,也可能需要两种乃至三种手法做补充定位,从而确定失效点后再进行下一步分析。
