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国内微光显微镜原理

来源: 发布时间:2025年09月11日

EMMI(Emission Microscopy,微光显微镜)是一种基于微弱光发射成像原理的“微光显微镜”,广泛应用于集成电路失效分析。其本质在于:通过高灵敏度的InGaAs探测器,捕捉芯片在加电或工作状态下因缺陷、漏电或击穿等现象而产生的极其微弱的自发光信号。这些光信号通常位于近红外波段,功率极低,肉眼无法察觉,必须借助专门设备放大成像。相比传统的结构检测方法,EMMI无需破坏样品,也无需额外激发源,具备非接触、无损伤、定位等优势。其空间分辨率可达微米级,可用于闩锁效应、栅氧击穿、短路、漏电等问题的初步诊断,是构建失效分析闭环的重要手段之一。
微光显微镜市场格局正在因国产力量而改变。国内微光显微镜原理

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近年来,国产微光显微镜 EMMI 设备在探测灵敏度、成像速度和算法处理能力方面取得***进步。一些本土厂商针对国内芯片制造和封测企业的需求,优化了光路设计和信号处理算法,使得设备在弱信号条件下依然能够保持清晰成像。例如,通过深度去噪算法和 AI 辅助识别,系统可以自动区分真实缺陷信号与环境噪声,减少人工判断误差。这不仅提升了分析效率,也为大规模失效分析任务提供了可行的自动化解决方案。随着这些技术的成熟,微光显微镜 EMMI 有望从实验室**工具扩展到生产线质量监控环节,进一步推动国产芯片产业链的自主可控。红外光谱微光显微镜运动技术员依靠图像快速判断。

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EMMI的全称是Electro-OpticalEmissionMicroscopy,也叫做光电发射显微镜。这是一种在半导体器件失效分析中常用的技术,通过检测半导体器件中因漏电、击穿等缺陷产生的微弱光辐射(如载流子复合发光),实现对微小缺陷的定位和分析,广泛应用于集成电路、半导体芯片等的质量检测与故障排查。

致晟光电该系列——RTTLITE20微光显微分析系统(EMMI)是专为半导体器件漏电缺陷检测而设计的高精度检测系统。其中,实时瞬态锁相热分析系统采用锁相热成像(Lock-in Thermography)技术,通过调制电信号损升特征分辨率与灵敏度,结合软件算法优化信噪比,以实现显微成像下的高灵敏度热信号测量。

随后,通过去层处理逐步去除芯片中的金属布线层和介质层,配合扫描电子显微镜(SEM)的高分辨率成像以及光学显微镜的细节观察,进一步确认缺陷的具体形貌。这些缺陷可能表现为金属线路的腐蚀、氧化层的剥落或晶体管栅极的损伤。结合实验结果,分析人员能够追溯出导致失效的具体机理,例如电迁移效应、热载流子注入或工艺污染等。这样的“定位—验证—溯源”闭环过程,使PEM系统在半导体器件及集成电路的失效研究中展现了极高的实用价值,为工程师提供了可靠的分析手段。技术成熟度和性价比,使国产方案脱颖而出。

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与 Thermal EMMI 热红外显微镜相比,EMMI 微光显微镜在分析由电性缺陷引发的微弱光发射方面更具优势,能够实现更高精度的缺陷定位;而热红外显微镜则更擅长捕捉因功率耗散导致的局部温升异常。在与扫描电子显微镜(SEM)的对比中,EMMI 无需真空环境,且属于非破坏性检测,但 SEM 在微观形貌观察的分辨率上更胜一筹。在实际失效分析中,这些技术往往互为补充——可先利用 EMMI 快速锁定缺陷的大致区域,再借助 SEM 或 FIB 对目标位置进行精细剖析与结构验证,从而形成完整的分析链路。
Thermal EMMI 无需破坏封装,对芯片进行无损检测,有效定位 PN 结热漏电故障。实时成像微光显微镜对比

借助微光显微镜,研发团队能快速实现缺陷闭环验证。国内微光显微镜原理

侦测不到亮点之情况不会出现亮点之故障:1.亮点位置被挡到或遮蔽的情形(埋入式的接面及大面积金属线底下的漏电位置);2.欧姆接触;3.金属互联短路;4.表面反型层;5.硅导电通路等。

亮点被遮蔽之情况:埋入式的接面及大面积金属线底下的漏电位置,这种情况可采用Backside模式,但是只能探测近红外波段的发光,且需要减薄及抛光处理。

测试范围:故障点定位、寻找近红外波段发光点测试内容:1.P-N接面漏电;P-N接面崩溃2.饱和区晶体管的热电子3.氧化层漏电流产生的光子激发4.Latchup、GateOxideDefect、JunctionLeakage、HotCarriersEffect、ESD等问题 国内微光显微镜原理