【儀表網(wǎng) 儀表新品】濱松公司利用自身的光學(xué)設(shè)計技術(shù)，成功開發(fā)了搭載多波長對應(yīng)的激光掃描儀、故障分析檢測范圍涵蓋可見光到近紅外光的半導(dǎo)體器件故障分析設(shè)備“PHEMOS-X　C15765-01”。通過有效地利用多波長的激光，可對故障位置進(jìn)行高靈敏度，高精度地推算。無論是電路線寬越來越往精細(xì)化的半導(dǎo)體芯片，還是市場需求正在不斷擴(kuò)大的功率半導(dǎo)體芯片，該設(shè)備在提高其故障分析效率都非常值得期待。
 

　　本產(chǎn)品可搭載可見光到近紅外光的5種不同波長的激光，因此僅1臺設(shè)備就可以對故障位置進(jìn)行高靈敏度和高分辨率的推定分析。 當(dāng)向半導(dǎo)體器件施加電壓時，故障位置會產(chǎn)生光和熱。另外，如果在施加電壓的同時用激光掃描，故障位置的電流和工作狀態(tài)會發(fā)生變化。利用這些特性，通過給半導(dǎo)體器件施加電壓或激光掃描，探測其產(chǎn)生的變化作為信號，并將其圖像化，來推算故障位置。濱松公司緊隨芯片市場的發(fā)展和客戶需求的變化，開發(fā)、制造和銷售了各種用于半導(dǎo)體芯片器件的故障分析裝置。
 

　　此次，濱松利用的光學(xué)設(shè)計技術(shù)，重新設(shè)計了分析設(shè)備的構(gòu)成部件，包括用于激光掃描半導(dǎo)體器件的激光掃描儀，用于安裝半導(dǎo)體設(shè)備的光學(xué)平臺和用于寬視野觀察的微型聚焦鏡頭。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，除了靈敏度和分辨率之外，還大大提高了精度和使用便利性。
 

　　傳統(tǒng)的激光掃描儀在設(shè)計上主要使用了波長1300nm(以下nm，n為十億分之一)的近紅外光。此次，優(yōu)化光學(xué)設(shè)計，成功研發(fā)出可搭載5種激光，同時能抑制光能損失的激光掃描儀，因此可以在1臺設(shè)備上利用從532nm可見光到1340nm近紅外光的多波長激光進(jìn)行故障分析。利用短波激光不僅可以對物體實現(xiàn)更精細(xì)地觀察，還可以對可見光靈敏的功率芯片中的故障位置等做出高靈敏度的觀測。同時，可增加照射激光的光量，加強(qiáng)故障位置的電流和工作狀態(tài)的變化等信號量，提高觀察靈敏度。此外，對微型聚焦鏡頭也重新進(jìn)行了光學(xué)設(shè)計，提高了數(shù)值孔徑，可以檢測到更微弱的光。在精度方面，通過采用能夠進(jìn)行精密操作的驅(qū)動方式，提高了光學(xué)平臺的定位精度和再現(xiàn)精度；并對激光掃描儀設(shè)計進(jìn)一步優(yōu)化，提高了掃描位置的定位精度，從而能夠更準(zhǔn)確地觀察故障位置。另外，還采用觸摸屏來實現(xiàn)直觀操作、改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)和開發(fā)軟件等用以提高設(shè)備的使用便利性。
 

　　綜上所述，此產(chǎn)品在1臺設(shè)備上利用多波長激光對半導(dǎo)體故障位置進(jìn)行高靈敏度，高分辨率，高精度解析，且操作簡單。隨著半導(dǎo)體芯片和功率半導(dǎo)體芯片等的需求的不斷擴(kuò)大，期望該設(shè)備能使各種半導(dǎo)體芯片的故障分析變得更簡單從而提高半導(dǎo)體分析的工作效率。 今后，也將繼續(xù)開發(fā)符合客戶需求的芯片故障分析設(shè)備和附件產(chǎn)品。
 

　　1.多波長對應(yīng)激光掃描儀，高效率微距透鏡，高靈敏度
 

　　傳統(tǒng)激光掃描儀主要為波長1300nm的近紅外光而設(shè)計。此次在透鏡配置和反射鏡涂層等光學(xué)設(shè)計上下功夫，成功開發(fā)出了能夠搭載5種激光，抑制激光損失的激光掃描儀。通過增加從532nm波長的可見光到1340nm波長的近紅外光的多波長激光的照射光量，增強(qiáng)故障位置的電流和工作狀態(tài)的變化等信號量，從而實現(xiàn)了更高靈敏度的觀察。此外，在對半導(dǎo)體存儲器等尺寸較大的半導(dǎo)體器件的故障進(jìn)行分析時，改善了具有廣視野的微型聚焦鏡頭，成功地將數(shù)值口徑提高到原來的120%，從而能夠檢測出更微弱的光。同時，通過對光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化，實現(xiàn)了故障位置的電流和工作狀態(tài)變化量的高靈敏度檢測。
 

　　2.利用多波長對應(yīng)激光掃描儀，實現(xiàn)高空間分辨率 激光的波長越短，照射的位置就越細(xì)微
 

　　傳統(tǒng)激光掃描儀的光學(xué)系統(tǒng)是專為近紅外光設(shè)計的，新開發(fā)的激光掃描儀將利用的波長范圍延伸至532nm，利用可見激光實現(xiàn)對故障位置更精準(zhǔn)的推斷。
 

　　3.高定位精度，高再現(xiàn)精度
 

　　通過采用可進(jìn)行精密操作的驅(qū)動系統(tǒng)，使光學(xué)平臺的目標(biāo)位置與實際停止位置之間的差異，也即定位精度提高到傳統(tǒng)產(chǎn)品的10倍，停止位置的再現(xiàn)精度提高了約4倍。此外，通過重新設(shè)計激光掃描儀并提高掃描的定位精度，可實現(xiàn)更準(zhǔn)確的故障位置推斷。
 

　　4.在設(shè)備結(jié)構(gòu)上下功夫，通過軟件的開發(fā)提高使用便利性
 

　　重新設(shè)計了設(shè)備的結(jié)構(gòu)和光學(xué)平臺的周邊，使半導(dǎo)體設(shè)備的安裝等操作變得簡單。此外，新采用的觸摸面板允許用戶直觀地操作光學(xué)平臺，新開發(fā)的軟件能夠顯示和連接多個圖像，提高設(shè)備的使用便利性，提高工作效率。
 

　　半導(dǎo)體器件在各種電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用，包括電腦，智能手機(jī)，工業(yè)設(shè)備和汽車，在給定的條件下在一定時間內(nèi)能夠穩(wěn)定工作(可靠性)就顯得非常重要。因此，半導(dǎo)體制造商需要通過從半導(dǎo)體器件內(nèi)部缺陷的位置確定故障原因，并根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)設(shè)計和制造工藝，以提高自身產(chǎn)品的可靠性。今后，隨著第5代移動通信系統(tǒng)(5G)和云端服務(wù)的普及，為了提高芯片單位面積的處理能力，預(yù)計半導(dǎo)體器件會逐步往更精細(xì)化發(fā)展。此外，在包括電動汽車(EV)在內(nèi)的下一代汽車等領(lǐng)域中，以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等化合物為材料的高效功率半導(dǎo)體也會越來越受到關(guān)注，因此迫切需要一臺能高效判斷這些器件故障位置的故障分析設(shè)備。