失效點(diǎn)定位方式是IC器件通電后會(huì)產(chǎn)生電流，偵測(cè)到在異常缺陷的IC電流差異產(chǎn)生的光子激發(fā)與熱輻射，即能定位到此缺陷的位置；但有些情況下，這些電流差異并不會(huì)有明顯的光子激發(fā)與熱輻射發(fā)生，如金屬橋接造成的歐姆短路，空孔造成的電阻值變大等機(jī)制；因此EMMI和Thermal EMMI并不能有效偵測(cè)到這些缺陷機(jī)制所產(chǎn)生的訊號(hào)。

　　如同醫(yī)生看診，若無(wú)法由病患本身發(fā)出的征狀找出問(wèn)題點(diǎn)，醫(yī)生可轉(zhuǎn)換成觸診模式，如按壓身體部位，當(dāng)病患對(duì)按壓的點(diǎn)有任何異常反應(yīng)時(shí)，即可判斷該位置有異?？赡?。

　　IC器件也可以用相同的原理進(jìn)行，利用激光束在IC表面掃描作微區(qū)加熱，若某個(gè)加熱的微區(qū)造成IC在通電狀態(tài)下的電流或電壓有改變異常，即可判斷該微區(qū)有異?？赡堋＿@項(xiàng)技術(shù)就是OBIRCH（激光束電阻異常偵測(cè)），機(jī)臺(tái)外觀如圖1所示。

圖一

　　OBIRCH技術(shù)原理

　　OBIRCH是利用激光束在IC表面掃描作微區(qū)加熱，激光束會(huì)造成掃描區(qū)區(qū)域內(nèi)的材料被加熱。若IC中存在缺陷因其材質(zhì)電阻溫度系數(shù)不同于其它的完整區(qū)域，則該區(qū)會(huì)引起的溫度變化會(huì)不同，而溫度變化會(huì)造成電阻值增加或降低的現(xiàn)象（ΔR)。如果在掃描同時(shí)對(duì)樣品特定電路施加定電壓，則可偵測(cè)到電流變化關(guān)系為ΔI=(ΔR/R)I。將激光加熱引起的電阻變化導(dǎo)致電流變化，記錄該位置與通過(guò)激光束掃描芯片產(chǎn)生的影像圖重疊，即可做出定位。如圖2說(shuō)明：

圖二

　　背向式OBIRCH的優(yōu)勢(shì)

　　在OBIRCH測(cè)量中，通常使用波長(zhǎng)為1.34µm的激光束，這激光的能量低于Si帶隙（Eg=1.12 eV），因此產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的可能性低，因此于硅材質(zhì)中激光的衰減很弱（相對(duì)是透明的狀態(tài)），有助于光到熱的轉(zhuǎn)換而發(fā)生吸收，因此電子-空穴對(duì)感應(yīng)出的光電流是對(duì)OBIRCH信號(hào)的強(qiáng)噪聲。另一方面，激光在硅材質(zhì)中相對(duì)是透明的狀態(tài)，有助于背向式加熱分析。

　　當(dāng)錯(cuò)綜復(fù)雜和線寬大的金屬接線阻擋激光進(jìn)入比較底層線路，則加熱的機(jī)制無(wú)法精確作用，因此缺陷位置無(wú)法偵測(cè)到，這狀況下則建議進(jìn)行背向式分析，以避開多層金屬線的阻擋。

　　華測(cè)蔚思博檢測(cè)配備領(lǐng)先業(yè)界的背向式OBIRCH裝置，針對(duì)現(xiàn)在普遍使用的FCBGA和WLCSP封裝，不需要經(jīng)過(guò)額外的打線作業(yè)，即可進(jìn)行分析，節(jié)省時(shí)間及費(fèi)用。

圖三

　　如何解讀OBIRCH的亮暗對(duì)比訊息

　　客戶對(duì)OBIRCH的技術(shù)原理并不陌生，但對(duì)于數(shù)據(jù)的亮暗對(duì)比常有疑問(wèn)，因此我們解釋亮暗對(duì)比的成因：

　　材料的電阻溫度系數(shù)有正與負(fù)的區(qū)別，電阻的正溫度系數(shù)（αTCR>0）是指材料在一定溫度范圍內(nèi)的電阻值會(huì)隨溫度上升而上升，如一般的金屬材料；電阻負(fù)溫度系數(shù)（αTCR<0）是指其電阻值隨溫度升高而降低，如半導(dǎo)體、絕緣體的電阻值都隨溫度上升而下降。

　　αTCR>0代表材料吸熱后電阻值會(huì)上升（ΔR>0）導(dǎo)致電流（ΔI<0）會(huì)下降，因此呈現(xiàn)暗的對(duì)比；反之αTCR<0代表材料吸熱后電阻值會(huì)下降（ΔR<0)，導(dǎo)致電流會(huì)上升（ΔI>0)因此呈現(xiàn)亮的對(duì)比，如圖4所描述。

圖四

　　OBIRCH應(yīng)用領(lǐng)域

　　OBIRCH是一種非常強(qiáng)大的集成電路故障定位技術(shù)。在半導(dǎo)體故障分析中，OBIRCH通常用于定位芯片內(nèi)部高阻抗及低阻抗分析，是發(fā)光顯微技術(shù)的有力互補(bǔ)分析工具。

　　·短路/橋接：Interconnection(Metal or poly）的橋接；線路或組件的燒毀產(chǎn)生短路。

　　·漏電：柵極氧化層缺陷（Gate Oxide Pin Hole)；P-N界面漏電或崩潰；界面/阱漏電。

　　·高阻抗：Interconnection(Metal or poly）的孔洞/Contact or via孔洞或底部阻值異常；線路或組件的燒毀產(chǎn)生線路殘留。

　　OBIRCH具有高分辨能力，其測(cè)試精度可達(dá)nA級(jí)。搭配進(jìn)行背向式分析，即可快速針對(duì)FCBGA和WLCSP封裝進(jìn)行分析，節(jié)省時(shí)間及費(fèi)用外，更可減低試樣打線過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)。