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EMMI在半導體器件失效分析的重要性

老虎說芯|Tiger Chip|

2024-10-24 17:38:40 727

失效分析的目的是通過技術手段找出器件失效的根本原因，并推動改進措施的實施，從而提升生產工藝、改善產品質量、提高良率和可靠性。EMMI是在失效分析過程中經常使用的設備之一，它們能夠幫助分析人員檢測電氣故障，并定位失效的具體位置。

1. EMMI的基本原理

EMMI（Electro-Magnetic Induced Emission）是一種光致發光顯微鏡技術，主要用于檢測半導體器件中的電氣異常。EMMI基于這樣一個原理：當電流通過半導體器件中的某些故障點時，這些點會發射出與正常運行狀態不同的光。通過高靈敏度的探測器，EMMI能夠捕捉到這些異常發出的光信號，從而幫助工程師定位失效區域。EMMI檢測原理如下：

具體來說，當器件中的某個區域出現漏電、電遷移、或是由于工藝缺陷導致的短路或開路時，電流集中在這些缺陷處會導致局部發熱和光致發光現象。EMMI設備可以捕捉這些微弱的光信號，形成一張發光圖像，通過該圖像可以分析失效區域。EMMI設備構造如下：

2. EMMI的優勢

非破壞性檢測：EMMI是一種非破壞性測試方法，不需要對器件進行剖面切割或去層處理，適合初步分析，能夠迅速判斷故障位置。

高靈敏度：EMMI能夠檢測到非常微弱的電氣異常，特別是在檢測漏電和局部熱點方面非常有優勢。

快速定位：通過光致發光，EMMI能夠迅速定位故障點，為進一步的分析提供了基礎。

3. EMMI的應用場景

EMMI在許多失效分析案例中都有廣泛應用，尤其是在以下幾種情況下：

電氣故障：如短路、漏電或電遷移導致的失效。對于像SRAM或邏輯器件中的單個bit cell失效，EMMI能夠快速找到可能的失效區域。

熱效應相關的故障：由于工藝問題或材料缺陷引起的局部熱點，EMMI通過捕捉熱發光來幫助識別。

在實際案例中，比如某網絡產品的16nm工藝Shmoo異常問題，EMMI通過捕捉到的光信號，協助定位到SRAM區的某個bit cell的漏電異常，為后續的Nano-probe和PFA分析提供了基礎。EMMI檢測案例如下：

我們小結一下：半導體器件失效分析是一項復雜且多學科交叉的工作，而EMMI等設備在該領域中扮演了重要角色。通過EMMI的光致發光技術，工程師可以快速定位電氣故障點，并通過OBIRCH的電阻變化熱成像技術進一步分析失效原因。這兩種設備的協同作用可以幫助失效分析工程師快速、準確地找出器件失效的根本原因，并為改進工藝提供有力的支持。

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