静电放电(ESD)和闩锁(Latch-up)是集成电路(IC)较主要的场致失效模式。ESD静电和闩锁测试系统能有效触发器件的潜在缺陷，验证其防护能力。然而，测试本身仅能判断“好坏”——器件是否失效。要真正理解失效机理、改进设计或工艺，关键在于精确定位损伤点。此时，光学显微镜(OM)和发射显微镜(EMMI)成为失效分析实验室中关键的“火眼金睛”。
第一步：电性失效分析与初步定位
在ESD测试后，首先通过电性测试(如参数测试、功能测试)确认器件失效模式(如漏电、开路、短路)。利用液晶热点检测或红外热成像(IR-OBIRCH)等技术，可以在不破坏器件的情况下，大致定位到芯片表面因大电流或局部过热而产生的异常区域，为后续高精度分析指明方向。
第二步：逐层去层与光学显微镜检查
根据初步定位，需对封装进行逐层去层(Decapsulation)，通常使用化学蚀刻(如浓硫酸、等离子刻蚀)或机械研磨，小心地去除封装材料(塑封料、金属盖)和钝化层，直至暴露硅芯片表面。
光学显微镜(OM)检查：这是较直接的手段。在高倍率(100x-1000x)下仔细检查可疑区域。典型的ESD损伤点常表现为：
熔融孔洞或烧蚀坑：金属互连或硅基底因瞬间大电流产生焦耳热而熔化、汽化形成的明显物理损伤。
金属化层熔断或变色：金属导线因过热而断裂或呈现氧化变色。
钝化层开裂或起泡：局部过热导致覆盖层破裂。
闩锁损伤：可能表现为大面积的硅熔融或双极晶体管区域的烧毁。
第三步：发射显微镜(EMMI)精确定位
对于微小、隐蔽或未造成明显物理形变的损伤(如栅氧击穿、微小漏电路径)，光学显微镜可能无能为力。此时，发射显微镜(EMMI)发挥关键作用。
EMMI基于光子发射原理。当失效点在通电时存在微弱的漏电流或载流子复合，会发出微弱的近红外光子。EMMI系统配备超灵敏的液氮冷却CCD相机，在全部黑暗的环境中扫描芯片表面，捕捉这些极其微弱的光发射信号。
优势：EMMI具有较高的空间分辨率和灵敏度，能精确定位到亚微米级别的漏电点，且对样品无损伤。
应用：特别适用于定位栅氧击穿(GOI)、结漏电、闩锁路径中的热点等“软失效”点。其成像结果能清晰地显示一个或多个亮点，精确指向损伤中心。
OM提供直观的物理损伤图像，EMMI则揭示电性异常的微弱光信号。两者结合使用，可以相互印证，实现从宏观到微观、从物理形变到电性异常的全面损伤定位。精准定位损伤点后，再结合聚焦离子束(FIB)进行剖面制备和扫描电镜(SEM)观察，即可深入分析失效的微观结构和根本原因，为芯片的可靠性提升提供无可辩驳的证据和改进方向。
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更新时间：2025-12-04 
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