干貨分享 | 從EMMI到OBIRCH：工程師必須掌握的熱點定位技術全解析

當一顆精心設計的芯片突然“罷工”，失效分析工程師就像是一位偵探進入案發現場。而失效點，往往只是一個微米甚至納米級的缺陷。如何在整個電路過程中快速準確找到這個缺陷，熱點技術就成了我們關鍵的手段，然而面對多種熱點分析技術手段選擇，我們又該如何精準選擇對應的分析技術呢？

什么是熱點定位？
熱點定位就是通過檢測芯片局部因缺陷（如短路、漏電、柵氧擊穿等）所產生的異常熱或光發射，從而精確定位故障點的技術。特別是在集成電路中用于失效分析定位異常，是非常常見的一種分析手法。

不同熱點定位分析差異性對比

■ EMMI（Si-CCD）：通過Si-CCD探測器捕捉電子空穴復合釋放的光子（波長400-1200 nm）

• 適用場景：定位各種組件缺陷所產生的漏電流，如柵極氧化層缺陷 (Gate Oxide Defects)、Latch up閂鎖效應、靜電放電破壞 (ESD Failure) 等
• 局限性：難以分析金屬遮蔽、電阻式缺陷、不發光缺陷
  
  

■ Thermal EMMI（InSb）：利用InSb探測器捕捉熱輻射（波長3.7-5.2 μm），還可通過相位差預估缺陷深度

• 適用場景：非破壞性檢測，定位芯片封裝打線和芯片內部線路短路、介電層 (Oxide)漏電、晶體管和二極管的漏電、ESD 閂鎖效應、3D封裝 (Stacked Die)失效點的深度預估、芯片未開蓋的故障點定位偵測、TFT LCD面板&PCB/PCBA的金屬線路缺陷和短路、低阻抗短路(＜10 ohm)的問題分析
• 局限性：對樣品的功率要求較高

示例圖

■ OBIRCH（激光束電阻異常偵測）：激光掃描芯片表面，通過電阻變化定位熱點

• 適用場景：定位金屬線/Poly/Well短路、柵極氧化層漏電 (Gate Oxide Leakage)、金屬導通孔/接觸孔阻值異常、IR-OM觀察 (晶背)，利用背扎可以免去COB的制樣時間。
• 局限性：不適用于電流不穩定的樣品，金屬遮蔽、不易加熱區域、多晶電阻或偏壓電場的干擾會影響結果

示例圖

■ InGaAs（砷化鎵銦微光顯微鏡）：與EMMI類似，但探測器為InGaAs，波長范圍更寬（900-1700 nm）

• 適用場景：探測微小電流及先進制程缺陷、較輕微的金屬橋接、柵極氧化層缺陷或漏電、硅基底損傷、機械系損傷
• 局限性：難以分析金屬遮蔽、電阻式缺陷、不發光缺陷；紅外光對硅基底穿透性更強，適合芯片背面定位

示例圖

熱點定位對比

隨著半導體集成電路的快速發展，在先進封裝、AI芯片、高端制程中的失效分析越來越復雜，掌握選對熱點定位技術是突破分析測試的關鍵，才能少走技術彎路。而在實際失效分析工作中，工程師需依據失效現象、樣品結構及制程特點，靈活選擇或組合運用這些技術，形成優勢互補的分析策略，從而高效、精準地鎖定失效根源，加速產品問題的解決。