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Thermal EMMI

サーマルEMMI（熱放射顕微鏡）は、通電状態のデバイスから発生する微小な熱放射を検出することによって欠陥を特定する高感度の故障解析技術であり、従来の光子放出解析（EMMI）による光子信号の検出と比較して、サーマルEMMIはデバイスの異常導通、漏電、または局所短絡によって生成される赤外線熱放射分布を検出します。この技術は、カバーを開けることなく、ICの表面または裏面から直接位置を特定でき、熱源がチップ本体に属するのか、パッケージ構造に問題があるのかを迅速に判断できる高度な非破壊分析ツールであり、先進的なパッケージング、スタックチップ、大面積製品に対して、サーマルEMMIは独自の利点を示します。

MA-tek Thermal EMMI サービスの利点

MA-tekは先端プロセスおよびパッケージレベルの故障解析に長年注力し、Thermal EMMI、PEM-CCD、InGaAs、OBIRCH および電気測定など完全な技術統合能力を備えています。技術プラットフォーム横断の連携と専門的な判読経験により、故障モードに応じて最適な位置特定ツールを選択し、位置特定時間を効果的に短縮し、欠陥識別精度を高め、後続の物理故障解析（PFA）の成功率を向上させます。

設備プラットフォームと技術能力

図｜Thermo ELITE 高度熱放射分析システム

Thermo ELITE 高度熱放射分析システム

Thermo ELITEは高性能のThermal Emission分析プラットフォームであり、高電圧、高電流および電力素子のアプリケーションに適しています。

システムは、パワーデバイスおよび大面積モジュール製品の分析に適しており、主な技術仕様は以下の通りです：

電圧範囲：±3000V（@100mA）
電流範囲：3A（@40V）
周波数範囲：1Hz–89Hz
広角視野範囲：30cm × 30cm
レンズオプション：WA、1X、10X、LSM20X、LSM50X
裏面プローブと画像の埋め込み接続技術をサポート

図｜HAMAMATSU THEMOS mini

HAMAMATSU THEMOS mini

THEMOS miniは、コンパクトで高感度な熱位置特定装置であり、ICの表面または裏面から欠陥位置を迅速に特定できます。特に、スペースが限られている場合や迅速な判断が必要な分析シナリオに適しています。

技術的特徴と測定能力

Thermal EMMIは市場で非常に高い感度を持つ熱源検出能力を備えており、数秒以内に<1 mKの温度分解能を達成できます。長時間安定した測定では、<10 µKまで低下することも可能です。リアルタイムロック測定技術を通じて、信号対雑音比を大幅に向上させ、微小な異常熱源をより明確にします。技術は静的および動的分析モードをサポートしており、実際の操作条件下でのデバイスの熱分布変化を観察できます。特に製品開発段階のアプリケーション状態の検証に適しています。

熱源の深さを読み取る能力により、欠陥がチップ本体にあるのかパッケージレベルにあるのかを区別でき、後続の破壊的分析の範囲を迅速に絞り込むのを助けます。Thermal EMMIは広く次のように応用できます：

金属接触孔（Via / Contact）抵抗値異常
スタックダイ（Stacked Die）とパッケージワイヤボンディング異常
PCBトレースの欠陥またはショート
誘電層の崩壊と漏電
TFT-LCDまたはOrganic ELの漏電位置特定
ESDとLatch-up故障分析
電力素子の異常加熱分析
大面積製品（PCB、パネル、パッシブ部品）熱源位置特定

図｜IC背面画像と熱画像の対照

左の図はICの背面構造の画像で、右の図は対応する熱放射の画像です。赤い領域は異常な熱源の位置を示しており、回路領域に正確に対応しており、故障の特定時間を大幅に短縮します。
図｜ICの正面熱放射分析画像

ICの表面で直接熱放射測定を行い、裏面処理が行われていないサンプルに適しています。電気的異常が局所的な漏れ電流や短絡を引き起こすと、即座にホットスポット画像を形成し、迅速に故障領域を判断するのに役立ちます。

図｜IC外観図 / X線写真 / 熱画像図

外観画像、X線内部構造検査、熱放射画像を統合し、多層交差比較分析を行うことができます。構造と熱信号を重ね合わせることで、欠陥の位置と可能な原因を正確に判断します。
図｜熱源の深さ推定分析

周波数と位相分析を通じて、チップ内部の熱源の深さを推定することができます。異なる周波数は異なる熱拡散深度に対応しており、欠陥の層別を判断するのに役立ちます。特にスタック型パッケージ（Stacked Die）や多層金属構造の分析に適しています。

図｜多周波数の振幅と位相の対応

異なる変調周波数（1Hz / 5Hz）による振幅と位相の画像は、微弱な熱信号の識別能力を強化することができます。分析結果は実際の金属層の剥離欠陥の高さに対応しており、Lock-in Thermal Emission技術の精密な位置決定能力を証明しています。
図｜IC背面熱放射分析画像

ICの背面研磨と鏡面ポリッシング処理を通じて、通電バイアス条件下で欠陥から発生する赤外線熱放射信号を検出します。ホットスポットはシリコン基板を透過し、高感度赤外線検出器によって捕捉され、非破壊的な故障位置特定を実現します。

サーマルEMMI技術原理

InSb 赤外線検出器 × ロックイン増幅技術 × 微小温度差解析

Thermal EMMIは高感度のInSb（インジウムアンチモン）赤外線検出器電源が入った状態で、部品から発生する熱放射分布を測定します。チップ内部に漏れ電流、局所短絡、または接触インピーダンスの異常が存在する場合、その領域で微小な温度上昇（ΔT）が発生します。高解像度の赤外線画像システムを通じて、これらの熱源分布を可視化された熱画像に変換することができます。また、ロックイン技術を使用して信号対雑音比を向上させ、極めて微小な温度差も識別できるようにします。平面位置の特定に加えて、Thermal EMMIは熱拡散特性を通じて熱源の深さを推定することもでき、多層パッケージやスタックチップの分析において特に重要です。

Thermal EMMIの核心的な利点

システムはカバーを開けることなく位置決めを行うことができ、分析プロセスを効果的に短縮し、サンプルリスクを低減します。まだ欠陥がチップまたはパッケージにあるかどうかが確定していない場合、迅速に初期の区別を行うことができます。その熱源の深さの判読能力により、分析者は欠陥の位置がスタックチップ、パッケージのボンディング層、またはPCBトレースの中にあるかどうかを評価でき、不要な破壊的切断を避けることができます。

Thermal EMMIはICだけでなく、パワーデバイスや高電圧テスト条件下でも、その高い安定性と広い測定範囲の利点を発揮し、以下のような用途に応用できます：