微光顯微鏡的原理是探測光子發(fā)射。它通過高靈敏度的光學(xué)系統(tǒng)捕捉芯片內(nèi)部因電子 - 空穴對(EHP)復(fù)合產(chǎn)生的微弱光子(如 P-N 結(jié)漏電、熱電子效應(yīng)等過程中的發(fā)光),進(jìn)而定位失效點(diǎn)。其探測對象是光信號,且多針對可見光至近紅外波段的光子。熱紅外顯微鏡則基于紅外輻射測溫原理工作。芯片運(yùn)行時(shí),失效區(qū)域(如短路、漏電點(diǎn))會因能量損耗異常產(chǎn)生局部升溫,其釋放的紅外輻射強(qiáng)度與溫度正相關(guān)。設(shè)備通過檢測不同區(qū)域的紅外輻射差異,生成溫度分布圖像,以此定位發(fā)熱異常點(diǎn),探測對象是熱信號(紅外波段輻射)。其低噪聲電纜連接設(shè)計(jì),減少信號傳輸過程中的損耗,確保微弱光子信號完整傳遞至探測器??蒲杏梦⒐怙@微鏡對比
InGaAs微光顯微鏡與傳統(tǒng)微光顯微鏡在原理和功能上具有相似之處,均依賴于電子-空穴對復(fù)合產(chǎn)生的光子及熱載流子作為探測信號源。然而,InGaAs微光顯微鏡相較于傳統(tǒng)微光顯微鏡,呈現(xiàn)出更高的探測靈敏度,并且其探測波長范圍擴(kuò)展至900nm至1700nm,而傳統(tǒng)微光顯微鏡的探測波長范圍限于350nm至1100nm。這一特性使得InGaAs微光顯微鏡具備更更好的波長檢測能力,從而拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。進(jìn)一步而言,InGaAs微光顯微鏡的這一優(yōu)勢使其在多個(gè)科研與工業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特價(jià)值。在半導(dǎo)體材料研究中,InGaAs微光顯微鏡能夠探測到更長的波長,這對于分析材料的缺陷、雜質(zhì)以及能帶結(jié)構(gòu)等方面具有重要意義??蒲杏梦⒐怙@微鏡對比針對光器件,能定位光波導(dǎo)中因損耗產(chǎn)生的發(fā)光點(diǎn),為優(yōu)化光子器件的傳輸性能、降低損耗提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
微光顯微鏡技術(shù)特性差異
探測靈敏度方向:EMMI 追求對微弱光子的高靈敏度(可檢測單光子級別信號),需配合暗場環(huán)境減少干擾;熱紅外顯微鏡則強(qiáng)調(diào)溫度分辨率(部分設(shè)備可達(dá) 0.01℃),需抑制環(huán)境熱噪聲。
空間分辨率:EMMI 的分辨率受光學(xué)系統(tǒng)和光子波長限制,通常在微米級;熱紅外顯微鏡的分辨率與紅外波長、鏡頭數(shù)值孔徑相關(guān),一般略低于 EMMI,但更注重大面積熱分布的快速成像。
樣品處理要求:EMMI 對部分遮蔽性失效(如金屬下方漏電)需采用背面觀測模式,可能需要減薄、拋光樣品;
處理要求:熱紅外顯微鏡可透過封裝材料(如陶瓷、塑料)探測,對樣品破壞性較小,更適合非侵入式初步篩查。
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芯片制造工藝復(fù)雜精密,從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能潛藏缺陷,而失效分析作為測試流程的重要一環(huán),是攔截不合格產(chǎn)品、追溯問題根源的 “守門人”。微光顯微鏡憑借其高靈敏度的光子探測技術(shù),能夠捕捉到芯片內(nèi)部因漏電、熱失控等故障產(chǎn)生的微弱發(fā)光信號,定位微米級甚至納米級的缺陷。這種檢測能力,能幫助企業(yè)快速鎖定問題所在 —— 無論是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的邏輯漏洞,還是制造過程中的材料雜質(zhì)、工藝偏差,都能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。這意味著企業(yè)可以針對性地優(yōu)化生產(chǎn)工藝、改進(jìn)設(shè)計(jì)方案,從而提升芯片良率。在當(dāng)前芯片制造成本居高不下的背景下,良率的提升直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)成本的降低,讓企業(yè)在價(jià)格競爭中占據(jù)更有利的位置。微光顯微鏡搭配高分辨率鏡頭,可將微小缺陷放大至清晰可見,讓檢測更易觀察分析,提升檢測的準(zhǔn)確度。低溫?zé)嵛⒐怙@微鏡售價(jià)
其內(nèi)置的圖像分析軟件,可測量亮點(diǎn)尺寸與亮度,為量化評估缺陷嚴(yán)重程度提供數(shù)據(jù)??蒲杏梦⒐怙@微鏡對比
相較于傳統(tǒng)微光顯微鏡,InGaAs(銦鎵砷)微光顯微鏡在檢測先進(jìn)制程組件微小尺寸組件的缺陷方面具有更高的適用性。其原因在于,較小尺寸的組件通常需要較低的操作電壓,這導(dǎo)致熱載子激發(fā)的光波長增長。InGaAs微光顯微鏡特別適合于檢測先進(jìn)制程產(chǎn)品中的亮點(diǎn)和熱點(diǎn)(HotSpot)定位。InGaAs微光顯微鏡與傳統(tǒng)EMMI在應(yīng)用上具有相似性,但I(xiàn)nGaAs微光顯微鏡在以下方面展現(xiàn)出優(yōu)勢:
1.偵測到缺陷所需時(shí)間為傳統(tǒng)EMMI的1/5~1/10;
2.能夠偵測到微弱電流及先進(jìn)制程中的缺陷;
3.能夠偵測到較輕微的MetalBridge缺陷;
4.針對芯片背面(Back-Side)的定位分析中,紅外光對硅基板具有較高的穿透率。 科研用微光顯微鏡對比