砷化鎵微光顯微鏡

原理

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

當(dāng)對樣品施加適當(dāng)電壓時(shí)，其失效點(diǎn)會因加速載流子散射或電子-空穴對的復(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圖。撤去對樣品施加的電壓后，再收集一張背景圖，把信號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)對失效點(diǎn)的定位。

砷化鎵微光顯微鏡

四、應(yīng)用范圍

（1）LED故障分析；

（2）太陽能電池評估；

（3）半導(dǎo)體失效分析；

（4）EL/PL圖像采集；

（5）光通信設(shè)備分析。

偵測到亮點(diǎn)的情況：

會激發(fā)光子的缺陷：P-N接面漏電或崩潰、因開路或短路而誤動作的電晶體、閂鎖效應(yīng)、閘極氧化層漏電、細(xì)絲殘留的多晶硅、硅基底的損害、燒毀的元件假缺陷(正常操作即會激發(fā)光子)。

假缺陷(正常操作即會激發(fā)光子)：浮接狀態(tài)的閘極、飽和區(qū)操作中的BJT或MOSFET、順向偏壓的二極體。

偵測不到光子的情形：

光激發(fā)位置被上方層次擋到、歐姆接觸、埋入式的接面、大面積金屬線底下的漏電位置、電阻性短路或橋接、金屬連接短路(有時(shí)仍會被EMMI偵測到)、表面導(dǎo)通路徑、硅導(dǎo)通路徑、漏電過小(<0.1uA)。

某芯片廠需對其產(chǎn)品的電極圖案進(jìn)行評估，進(jìn)行LED芯片發(fā)光均勻度測試。測試后發(fā)光效果如圖一所示，圖中芯片下面兩個焊點(diǎn)連接負(fù)極，上面兩個焊點(diǎn)連接正極，最右邊為亮度刻度，從圖中可明顯看出芯片的發(fā)光不均勻，區(qū)域1的亮度明顯過高；相反地，區(qū)域2的LED量子阱卻未被充分激活，降低了芯片的發(fā)光效率。對此，建議可以適當(dāng)增加區(qū)域1及其對稱位置的電極間距離或減小電極厚度來降低區(qū)域1亮度，也可以減少區(qū)域2金手指間距離或增加正中間正極金手指的厚度來增加區(qū)域2亮度，以達(dá)到使芯片整體發(fā)光更加均勻的目的。

案例分析二：

某芯片公司測試發(fā)光均勻度，測試后效果圖如圖二所示。圖中芯片左邊兩個電極為負(fù)極，右邊兩個電極為正極，對比最右邊的亮度刻度，可以看出，芯片整體發(fā)光比較均勻，但仍然美中不足。

其中，區(qū)域1、2的電流擴(kuò)展性不夠，需提高其電流密度，建議延長最近的正電極金手指，使電流擴(kuò)展程度增加，提升發(fā)光均勻度。區(qū)域3金手指位置的亮度稍微超出平均亮度，可減少金手指厚度來改善電流密度，或者改善金手指的MESA邊緣聚積現(xiàn)象，兩種方法均能減少區(qū)域3亮度。另外，也可以增加區(qū)域3外的金手指厚度，使區(qū)域3外金手指附近的電流密度增加，提升區(qū)域3外各金手指的電流密度，以上建議可作為發(fā)光均勻度方面的改善，以達(dá)到使芯片整體發(fā)光更加均勻的目的。

在達(dá)到或超過了芯片整體發(fā)光均勻度要求的前提下，可考慮減小金手指厚度來減少非金屬電極的遮光面積，以提升亮度。甚至，可以為了更高的光效犧牲一定的金手指長度和寬度。