干货分享 | 从EMMI到OBIRCH：工程师必须掌握的热点定位技术全解析

当一颗精心设计的芯片突然“罢工”，失效分析工程师就像是一位侦探进入案发现场。而失效点，往往只是一个微米甚至纳米级的缺陷。如何在整个电路过程中快速准确找到这个缺陷，热点技术就成了我们关键的手段，然而面对多种热点分析技术手段选择，我们又该如何精准选择对应的分析技术呢？

什么是热点定位？
热点定位就是通过检测芯片局部因缺陷（如短路、漏电、栅氧击穿等）所产生的异常热或光发射，从而精确定位故障点的技术。特别是在集成电路中用于失效分析定位异常，是非常常见的一种分析手法。

不同热点定位分析差异性对比

■ EMMI（Si-CCD）：通过Si-CCD探测器捕捉电子空穴复合释放的光子（波长400-1200 nm）

• 适用场景：定位各种组件缺陷所产生的漏电流，如栅极氧化层缺陷 (Gate Oxide Defects)、Latch up闩锁效应、静电放电破坏 (ESD Failure) 等
• 局限性：难以分析金属遮蔽、电阻式缺陷、不发光缺陷
  
  

■ Thermal EMMI（InSb）：利用InSb探测器捕捉热辐射（波长3.7-5.2 μm），还可通过相位差预估缺陷深度

• 适用场景：非破坏性检测，定位芯片封装打线和芯片内部线路短路、介电层 (Oxide)漏电、晶体管和二极管的漏电、ESD 闩锁效应、3D封装 (Stacked Die)失效点的深度预估、芯片未开盖的故障点定位侦测、TFT LCD面板&PCB/PCBA的金属线路缺陷和短路、低阻抗短路(＜10 ohm)的问题分析
• 局限性：对样品的功率要求较高

示例图

■ OBIRCH（激光束电阻异常侦测）：激光扫描芯片表面，通过电阻变化定位热点

• 适用场景：定位金属线/Poly/Well短路、栅极氧化层漏电 (Gate Oxide Leakage)、金属导通孔/接触孔阻值异常、IR-OM观察 (晶背)，利用背扎可以免去COB的制样时间。
• 局限性：不适用于电流不稳定的样品，金属遮蔽、不易加热区域、多晶电阻或偏压电场的干扰会影响结果

示例图

■ InGaAs（砷化镓铟微光显微镜）：与EMMI类似，但探测器为InGaAs，波长范围更宽（900-1700 nm）

• 适用场景：探测微小电流及先进制程缺陷、较轻微的金属桥接、栅极氧化层缺陷或漏电、硅基底损伤、机械系损伤
• 局限性：难以分析金属遮蔽、电阻式缺陷、不发光缺陷；红外光对硅基底穿透性更强，适合芯片背面定位

示例图

热点定位对比

随着半导体集成电路的快速发展，在先进封装、AI芯片、高端制程中的失效分析越来越复杂，掌握选对热点定位技术是突破分析测试的关键，才能少走技术弯路。而在实际失效分析工作中，工程师需依据失效现象、样品结构及制程特点，灵活选择或组合运用这些技术，形成优势互补的分析策略，从而高效、精准地锁定失效根源，加速产品问题的解决。