電性故障分析

EMMI

 


在IC故障分析的流程中,EMMI(又叫做PEM, Photon Emission Microscope)是非常基本且常用的故障點定位工具,傳統的EMMI是採用冷卻式電荷耦合元件(C-CCD)來偵測光子,其偵測波長範圍介於400nm到1100nm間,此波長相當於可見光和紅外光。

當半導體元件有過多的電子-電洞對產生,會因電子-電洞的結合而產生光子,或者元件的熱載子釋放出多餘的動能,會以光子的型式呈現,此兩種機制所產生的光子可被EMMI 偵測到,所以舉凡接面漏電、氧化層崩潰、靜電放電破壞、閂鎖效應、撞擊游離、順向偏壓及在飽和區域操作的電晶體,可由EMMI精確地定位出亮點,進而推知積體電路中的缺陷位置,對後續的電路分析與物性故障分析有莫大的幫助。

 



 HAMAMATSU PHEMOS-1000

 



會激發光子的缺陷

  1. P-N接面漏電或崩潰
  2. 因開路或短路而誤動作的電晶體
  3. 閂鎖效應
  4. 閘極氧化層漏電
  5. 細絲殘留的多晶矽
  6. 矽基底的損害
  7. 燒毀的元件

 

假缺陷(正常操作即會激發光子)

  1. 浮接狀態的閘極
  2. 飽和區操作中的BJT或MOSFET
  3. 順向偏壓的二極體

 

偵測不到光子的情形陷

  1. 光激發位置被上方層次擋到
    • a.埋入式的接面
    • b.大面積金屬線底下的漏電位置
  2. 電阻性短路或橋接
  3. 金屬連接短路(有時仍會被EMMI偵測到)
  4. 表面導通路徑
  5. 矽導通路徑
  6. 漏電過小(<0.1uA)
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