星迈网芯片失效分析故障点定位方法选用指南

接上回失效分析流程与方法的介绍，本文着重介绍芯片故障点定位常见的3种方法的工作原理星迈网，以及在进行失效分析时该如何选用合适的故障点定位方法。

业界常用的故障点定位方法有如下5种：

1）EMMI-InGaAs；

2）OBIRCH；

3）Thermal；

4）EBAC；

5）EBIC。

其中，EBAC和EBIC为SEM中的故障点定位方法，使用频率较低，因此本文主要针对EMMI-InGaAs、OBIRCH和Thermal这三种故障点定位方法展开研究。

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EMMI-InGaAs、OBIRCH和Thermal工作原理简介星迈网

1）砷化镓铟微光显微镜 (InGaAs)：砷化镓铟微光显微镜(InGaAs)是用来侦测故障点定位，寻找亮点、热点(Hot Spot)的工具，其原理是侦测半导体中电子与空穴结合激发出的光子。

2）激光束电阻异常侦测 (OBIRCH)：激光束电阻异常侦测(Optical Beam Induced Resistance Change，以下简称OBIRCH)，其原理是镭射光在芯片表面(正面或背面) 扫描内部金属走线，并产生温度梯度，借此产生阻值变化，并经由阻值变化的比对，定位出芯片Hot Spot(亮点、热点)缺陷位置。

3）Thermal ：利用InSb材质的侦测器，探测样品的红外辐射，对热辐射分布进行成像，借此定位故障点(热点、亮点Hot Spot)位置，同时利用故障点热辐射传导的时间差，即能预估芯片故障点的深度位置。

遇到失效时，如何选用合适的故障点定位方法

很多时候，工程师遇到失效时寄给第三方进行分析，因为不知道这三种故障点定位方法的工作原理，不知道该如何选择合适的故障点定位方法，因此所有方法都做一遍。本文该章节将介绍针对芯片的故障模式，如何去选择合适的故障点定位方法。

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缺陷定位常用的EFA定位方法主要有如下3种：

1）Thermal：检测原理为探头侦测到样品短路加电后发热产生热辐射，适用于短路样品PackageLevel的热点定位，特别适用于短路≤10Ω的故障样品。

2）InGaAs：检测原理为半导体芯片电子转换为光子，探头将光子捕捉成像星迈网，适用于芯片Junction Defeat的热点定位。

3）OBIRCH：检测原理为激光诱导扫描芯片，当检测到阻抗变化时对变化位置进行标定，适用于芯片金属布线/过孔故障Die Level的热点定位。

OBIRCH和Thermal都是针对短路故障定位，区别是什么？

Thermal更多是应用于封装级的热点定位，OBIRCH广泛用于芯片级分析（短路电阻≥10Ω或开路失效样品）。

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由上可知，这三种故障点定位主流设备的检测能力和检测范围，在选取故障点定位方法时，需要根据故障现象进行预判，如果判定是晶体管失效那就选用InGaAs，如果怀疑是金属走线或者Via失效那就选用OBIRCH。

下图为通用的失效分析故障点定位方法选用指南。

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（注：图片来源：胜科纳米实验室介绍资料）星迈网

EBAC和EBIC故障点定位方法简介

EBAC和EBIC做为高阶的故障点定位方法，需要配合nanoprob使用，在失效分析中实际用到的情况较少，因此本文本章节对这两种故障点定位方法进行简单的介绍。

EBAC技术提供了一种高灵敏度的方法显示金属互连中的开路、高电阻和短路，通常需要配合NanoProbe使用。EBAC技术是通过向下穿过介电层到达3-4层金属化层以吸收电子束电流，可以理解为SEM中的“OBIRCH”。

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（注：图片来源：胜科纳米实验室介绍资料）

EBIC原理是当扫描电镜电子束作用于半导体器件时，如果电子束穿透半导体表面，电子束电子与器件材料晶格作用将产生电子与空穴。若该位置有电场作用（如晶体管或集成电路中的pn结），这些电子与空穴在电场作用下将相互分离，空穴将向p型侧移动，电子将向n型侧移动，灵敏放大器可探测到的电流通过结区。可以理解为SEM中的“EMMI”。

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（注：图片来源：胜科纳米实验室介绍资料）

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