PEM-CCD
PEM-CCD(Photon Emission Microscopy with CCD detector),亦稱為 EMMI(Emission Microscopy),是一種廣泛應用於非破壞性亮點定位技術,其原理為在 IC 通電操作下,偵測因電子–電洞複合或熱載子效應所釋放出的微弱光子,藉此定位晶片內部的異常或失效位置,協助工程師判斷是否需進一步採用 InGaAs-PEM、電性量測或破壞性分析手段,提升整體 FA 流程的效率與成功率。
PEM-CCD 採用冷卻式電荷耦合元件(Cooled CCD, C-CCD)作為光子偵測器,可偵測的波長範圍約為 400 nm 至 1100 nm,涵蓋可見光與部分近紅外光區域,因此長期以來一直是 IC 故障點初步定位的標準工具。
PEM-CCD(EMMI)結合成熟的光子發射分析技術與閎康科技的失效分析經驗,為 IC 故障定位提供穩定、可靠且高效率的解決方案。當半導體元件發生異常時,可能因以下機制產生光子發射現象:
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電子–電洞複合(Electron-Hole Recombination)
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熱載子效應(Hot Carrier Emission)
這些光子會集中於異常或失效區域,形成可被 PEM-CCD 偵測到的亮點(Hot Spot),透過亮點的位置、分布與強度分析,可協助工程師快速縮小失效範圍,作為後續電路分析、電性驗證與物性分析的重要依據。
上圖為 EMMI 光子發射分析示意圖。當 IC 在異常操作或失效狀態下,電子–電洞複合或熱載子效應會釋放光子,經 CCD 偵測器收集並成像。
下圖為實際分析結果範例,亮點位置對應晶片內部的漏電、短路或異常導通區域,可作為後續電路分析與物性分析之定位依據。
在實務應用上,PEM-CCD 特別適用於會產生明顯光子發射的失效情境,透過亮點定位,可有效提升失效分析效率並降低不必要的破壞性分析風險。
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P-N 接面漏電或崩潰
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因開路或短路導致誤動作的電晶體
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閂鎖效應(Latch-up)
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閘極氧化層漏電或崩潰
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多晶矽殘留造成的異常導通
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矽基板損傷
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過電流造成的局部燒毀元件
需特別注意的是,並非所有 EMMI 亮點皆代表實際失效。部分正常操作條件下亦可能產生光子,例如:浮接(Floating)狀態的閘極、操作於飽和區的 BJT 或 MOSFET、順向偏壓的二極體。因此,PEM-CCD 的分析結果通常需搭配電性量測與電路行為一併判讀,以避免誤判。
由於 PEM-CCD 屬於光子發射分析技術,在以下情況下偵測能力可能受限,在此類案例中,通常需搭配 PEM-InGaAs、OBIRCH、LVP 或其他進階 FA 技術 進行交叉分析。
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發光位置被上層金屬或介電層遮蔽
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深層或埋入式接面缺陷
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大面積金屬線下方的漏電位置
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電阻性短路或橋接
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表面或矽內部導通路徑
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漏電電流極小(低於約 0.1 µA)
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深厚的失效分析經驗:長期服務先進製程、車用、工業與高可靠度 IC,能快速判斷亮點屬性,避免誤判假缺陷。
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完整的 FA 技術整合能力:PEM-CCD 可與 InGaAs-PEM、電性量測、FIB 修補、結構與材料分析無縫銜接,提升分析成功率。
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專業的測試規劃與條件設定:依元件特性調整偏壓、積分時間與量測策略,使微弱亮點亦能穩定呈現。
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一站式失效分析服務(One-Stop Service):從初步定位、深入分析到根因判定,由同一團隊整合執行,縮短專案時程。