型號：日本濱松

光束誘導電阻變化(OBIRCH)功能與微光顯微鏡(EMMI)常見集成在一個檢測系統，合稱PEM(Photo Emission Microscope)，兩者互為補充，能夠很好的應對絕大多數失效模式。

EMMI

微光顯微鏡(Emission Microscope, EMMI)（EMMI波長范圍：400nm到1100nm ）是用來偵測故障點定位，尋找亮點、熱點（Hot Spot）的工具。通過偵測電子-電洞結合與熱載子所激發出的光子。在IC元件中，EHP(Electron Hole Pairs) Recombination會放出光子(Photon)。舉例說明:在pn Junction加偏壓，此時n的電子很容易擴散到p，而p的空穴也容易擴散至n然后與p端的空穴(或n端的電子)做 EHP Recombination。

應用范圍application：

偵測各種組件缺陷所產生的漏電等，閘*氧化層缺陷（Gate oxide defects）、靜電放電破壞（ESD Failure）、在電路驗證中產生閂鎖效應（Latch Up）及漏電（Leakage）接面漏電（Junction Leakage）、順向偏壓（Forward Bias）及在飽和區域操作的晶體管，均可由EMMI定位，找熱點（Hot Spot或找亮點）位置CMOS圖像傳感芯片及LED柔性液晶屏array區域的壞點或漏電區域的偵測LED類型的芯片晶體管橫向電流分布不均漏電（Leakage）等等。

應用范圍application：

1.檢測芯片封裝打線和芯片內部線路短路。

2.晶體管和二*管的短路和漏電。

3.TFT LCD面板&PCB/PCBA的金屬線路缺陷和短路。

4.PCB/PCBA上的部分失效元器件。

5.介電層（Oxide）漏電。

6.ESD閉鎖效應。

7.3D封裝（Stacked Die）失效點的深度預估。

8.芯片未開封的失效點的定位偵測（區分封裝于Die）

9.低阻抗短路（<10ohm）的問題分析常用于分析一些未開蓋的樣品測試，以及大型PCB上的金屬線路及元器件的失效定位，金屬層遮擋OBIRCH及INGAAS無法偵測的漏電（Leakage）、短路等情況也會使用其進行分析。

偵測得到亮點之情況：

會產生亮點的缺陷 - 漏電結(Junction Leakage); 接觸毛刺(Contact spiking); (熱電子效應)Hot electrons;閂鎖效應( Latch-Up);氧化層漏電( Gate oxide defects / Leakage(F-N current));多晶硅晶須(Poly-silicon filaments); 襯底損傷(Substrate damage); (物理損傷)Mechanical damage等。
原來就會有的亮點 - Saturated/ Active bipolar transistors; -Saturated MOS/Dynamic CMOS; Forward biased diodes/Reverse;biased diodes(break down) 等。

偵測不到亮點之情況：

不會出現亮點的故障 - 歐姆接觸;金屬互聯短路;表面反型層;硅導電通路等。
亮點被遮蔽之情況 - Buried Junctions及Leakage sites under metal，這種情況可以采用backside模式，但是只能探測近紅外波段的發光，且需要減薄及拋光處理。

光誘導電阻變化(OBIRCH，Optical Beam Induced Resistance Change)

激光作用于半導體材料時，會產生兩種效應，一種是熱效應，另一種是光生載流子效應。如果激光波長的能量小于半導體能帶，半導體僅僅發生熱效應；當大于或接近半導體能帶時，會產生熱和光生載流子，且載流子占主導作用。光生載流子效應和熱效應均能導致半導體電阻發生變化（分別稱做光電導效應和熱電導效應），或者產生電流（分別稱為光生伏特效應和塞貝克效應，熱電效應）。OBIRCH正是基于半導體的這種效應的新型高分辨率微觀缺陷定位技術，該技術依托于背面光發射顯微鏡，可以在大范圍內準確并迅速定位集成電路中的微小失效點，并通過后續的去層處理、電鏡掃描和光學顯微鏡觀察，對缺陷進行界定，找出失效機理并進行根因分析，因而在器件和集成電路失效分析中得到廣泛應用。它具有迅速（只需通過一次成像就能檢查復雜集成電路的發光）、通用（能與測試儀相連）、潔凈（不需薄膜）、簡單（與探針無相互作用，不會人為產生問題）、靈敏（漏電流可以小至uA量級）等優點。

OBIRCH能快速準確的進行IC中元件的短路、布線和通孔互聯中的空洞、金屬中的硅沉積等缺陷。其工作原理是利用激光束在恒定電壓下的器件表面進行掃描，激光束部分能量轉化為熱能，如果金屬互聯線存在缺陷，缺陷處溫度將無法迅速通過金屬線傳導散開，這將導致缺陷處溫度累計升高，并進一步引起金屬線電阻以及電流變化，通過變化區域與激光束掃描位置的對應，定位缺陷位置。OBIRCH模式具有高分辨能力，其測試精度可達nA級。

應用范圍application：

常用于芯片內部電阻異常及電路漏電路徑分析。

1.可快速對電路中缺陷定位，金屬線/Poly/Well短路（Metal Short/Metal Bridge）。

2.閘*氧化層漏電，金屬導通孔/接觸孔阻值異常任何有材質或厚度不一樣的Short/Bridge/Leakage/High Resistance。

3.利用鐳射激光穿透芯片背面晶背進行表面檢查。

4.**PCB上的金屬走線失效缺陷的定位等的芯片失效情況。

案例一：

隨著集成電路設計與工藝水平的飛速發展，其線寬不斷下降，集成度日益提高，集成電路的失效定位相應也迎來了巨大挑戰。在現代集成電路失效分析中，如何在幾十億的晶體管中快速準確地進行失效定位已成為一個非常重要的技術。尤其針對大規模復雜集成電路，如果在進行破壞性分析之前沒有做好失效定位，后續尋找物理失效點的過程無異于大海撈針。

某型號BGA芯片輸出端口與地之間漏電。由于BGA芯片封裝結構特殊，開封后無法進行測試，因此若開封之前未做失效定位，開封后將很難找到具體的物理失效點，失效機理分析也就無從談起。于是我們采用OBIRCH技術對其進行失效定位，在漏電端口和地之間施加電壓，激光掃描后定位到芯片上存在異常亮點。成功進行失效定位后我們再芯片進行去層處理并用掃描電子顯微鏡放大觀察，可以看到芯片在異常亮點處的金屬化存在燒毀形貌。如下圖所示：

圖1 樣品OBIRCH定位異常亮點