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武漢賽斯特精密儀器有限公司
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半導(dǎo)體芯片失效分析微光顯微鏡

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產(chǎn)品型號(hào)

品       牌其他品牌

廠商性質(zhì)生產(chǎn)商

所  在  地武漢市

更新時(shí)間:2023-01-18 10:13:54瀏覽次數(shù):278次

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產(chǎn)地類別 國產(chǎn) 應(yīng)用領(lǐng)域 環(huán)保,化工
半導(dǎo)體芯片失效分析微光顯微鏡 是利用高增益相機(jī)/探測(cè)器來檢測(cè)由某些半導(dǎo)體器件缺陷/失效發(fā)出的微量光子的一種設(shè)備。

半導(dǎo)體芯片失效分析微光顯微鏡

原理

微光顯微鏡(Emission Microscope, EMMI)是利用高增益相機(jī)/探測(cè)器來檢測(cè)由某些半導(dǎo)體器件缺陷/失效發(fā)出的微量光子的一種設(shè)備。

當(dāng)對(duì)樣品施加適當(dāng)電壓時(shí),其失效點(diǎn)會(huì)因加速載流子散射或電子-空穴對(duì)的復(fù)合而釋放特定波長的光子。這些光子經(jīng)過收集和圖像處理后,就可以得到一張信號(hào)圖。撤去對(duì)樣品施加的電壓后,再收集一張背景圖,把信號(hào)圖和背景圖疊加之后,就可以定位發(fā)光點(diǎn)的位置,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)失效點(diǎn)的定位。


半導(dǎo)體芯片失效分析微光顯微鏡

LED燈珠發(fā)光均勻度測(cè)試

對(duì)于LED光源,特別是白光光源,由于電極設(shè)計(jì)、芯片結(jié)構(gòu)以及熒光粉涂敷方式等影響,其表面的亮度和顏色并不是均勻分布的。實(shí)驗(yàn)室顯微光分布測(cè)試系統(tǒng),方便客戶了解燈珠發(fā)光均勻度性能,認(rèn)清改進(jìn)設(shè)計(jì)的方向。

 

如下圖所示,COB燈珠在點(diǎn)亮?xí)r,顯微光分布測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得該燈珠光分布不均,發(fā)光質(zhì)量較差,燈珠右邊區(qū)域亮度相比左邊區(qū)域低30%。分析其原因,燈珠基板的電阻不均勻,導(dǎo)致燈珠左右兩邊的芯片所加載的電壓不一致,造成燈珠左右兩邊芯片的發(fā)光強(qiáng)度出現(xiàn)差異。

 

案例分析三:

某芯片公司需對(duì)其芯片產(chǎn)品進(jìn)行光品質(zhì)評(píng)估,實(shí)驗(yàn)室在定電流下(30mA、60mA、90mA)對(duì)芯片進(jìn)行LED芯片發(fā)光均勻度測(cè)試。工程師利用自主研發(fā)的芯片顯微光分布測(cè)試系統(tǒng)對(duì)客戶送測(cè)LED芯片點(diǎn)亮測(cè)試。


點(diǎn)亮條件:30mA、60mA、90mA

測(cè)試環(huán)境溫度:20~25℃/40~60%RH。

測(cè)試結(jié)果見下圖所示,可知在不同電流下,LED芯片發(fā)光分布區(qū)別明顯,其中60mA為廠家推薦使用電流。


在額定電流為60mA測(cè)試。通過顯微光分布測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試發(fā)現(xiàn),該芯片在額定電流下工作,芯片是存在發(fā)光不均勻的現(xiàn)象。通過光強(qiáng)標(biāo)尺比較,其負(fù)極附近區(qū)域比正極負(fù)極區(qū)域發(fā)光強(qiáng)度高15%左右。建議針對(duì)芯片電極設(shè)計(jì)做適當(dāng)優(yōu)化,以提高發(fā)光效率和產(chǎn)品可靠性。

該芯片不同電流下(30mA、60mA、90mA)都存在發(fā)光不均的現(xiàn)象,芯片正極區(qū)域光強(qiáng)明顯低于負(fù)極區(qū)域光強(qiáng)。通過統(tǒng)一的亮度標(biāo)尺比較,當(dāng)芯片超電流(90mA)使用時(shí),顯微光分布測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試,我們發(fā)現(xiàn)過多的電流并沒有是芯片更亮,反而亮度減弱。


4.3D圖顯示芯片的出光率、燈珠燈具的光線追跡

關(guān)于芯片的主要研究集中在如何提高內(nèi)外量效率和光提取效率方面,芯片襯底圖形化設(shè)計(jì)、隱形切割工藝等都可以提高芯片光提取效率,然而芯片廠內(nèi)對(duì)于光提取效率的測(cè)試手段少之又少,顯微光分布軟件3D測(cè)試模塊可以觀察芯片各區(qū)域的出光強(qiáng)度,進(jìn)而評(píng)估芯片的光提取效率,填補(bǔ)這一空白。

以下為某款倒裝芯片的3D光分布圖,芯片出光面光分布圖表現(xiàn)為凹凸不平的鋸齒狀,這是因?yàn)樵撔酒捎昧藞D形化襯底,改變了全反射光的出射角,增加了該倒裝芯片的光從藍(lán)寶石襯底出射的幾率,從而提高了光的提取效率,使得芯片出光面的出光強(qiáng)度大小不一。

如芯片的側(cè)面光學(xué)圖所示,該芯片采用了多刀隱切工藝,芯片側(cè)面非常粗糙,粗糙界面可以反射芯片側(cè)面出射的光,提高芯片的光提取效率。從該芯片的3D光分布圖中可以直觀的看到,該芯片邊緣出光較多,說明多刀隱切工藝對(duì)芯片出光效率的提升顯著。但是,芯片邊緣出光強(qiáng)度并不均勻,表明該多刀隱切工藝仍有優(yōu)化的空間,可以進(jìn)一步提高芯片的光提取效率。

 

5.LED失效分析

顯微光分布測(cè)試系統(tǒng)除了能幫助研發(fā)人員優(yōu)化芯片設(shè)計(jì),還是用于品質(zhì)分析的神兵利器。光學(xué)性能是LED光源最主要的性能,當(dāng)其出現(xiàn)失效時(shí),必然會(huì)在光學(xué)性能上表現(xiàn)出異常,通過顯微光分布測(cè)試系統(tǒng)我們可以輕松的發(fā)現(xiàn)其光學(xué)性能的變化,從而準(zhǔn)確定位失效點(diǎn),大大提高了客訴時(shí)效性。


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