熱紅外顯微鏡的分辨率不斷提升,推動著微觀熱成像技術(shù)的發(fā)展。早期的熱紅外顯微鏡受限于光學(xué)系統(tǒng)和探測器性能,空間分辨率通常在幾十微米級別,難以滿足微觀結(jié)構(gòu)的檢測需求。隨著技術(shù)的進(jìn)步,采用先進(jìn)的紅外焦平面陣列探測器和超精密光學(xué)設(shè)計的熱紅外顯微鏡,分辨率已突破微米級,甚至可達(dá)亞微米級別。這使得它能清晰觀察到納米尺度下的溫度分布,例如在研究納米線晶體管時,可精細(xì)檢測單個納米線的溫度變化,為納米電子器件的熱管理研究提供前所未有的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)。熱紅外顯微鏡通過納秒級瞬態(tài)熱捕捉,揭示高速芯片開關(guān)過程的瞬態(tài)熱失效機理。非制冷熱紅外顯微鏡方案
熱紅外顯微鏡是半導(dǎo)體失效分析與缺陷定位的三大主流手段之一(EMMI、THERMAL、OBIRCH),通過捕捉故障點產(chǎn)生的異常熱輻射,實現(xiàn)精細(xì)定位。存在缺陷或性能退化的器件通常表現(xiàn)為局部功耗異常,導(dǎo)致微區(qū)溫度升高。顯微熱分布測試系統(tǒng)結(jié)合熱點鎖定技術(shù),能夠高效識別這些區(qū)域。熱點定位是一種動態(tài)紅外熱成像方法,通過調(diào)節(jié)電壓提升分辨率與靈敏度,并借助算法優(yōu)化信噪比。在集成電路(IC)分析中,該技術(shù)廣泛應(yīng)用于定位短路、ESD損傷、缺陷晶體管、二極管失效及閂鎖問題等關(guān)鍵故障。Thermo熱紅外顯微鏡國產(chǎn)熱紅外顯微鏡憑借自主研發(fā)軟件,具備時域重構(gòu)等功能,提升檢測效率。
Thermal EMMI 在第三代半導(dǎo)體器件檢測中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。第三代半導(dǎo)體以氮化鎵、碳化硅等材料,具有耐高溫、耐高壓、高頻的特性,廣泛應(yīng)用于新能源汽車、5G 通信等領(lǐng)域。但這類器件在制造和工作過程中,容易因材料缺陷或工藝問題產(chǎn)生漏電和局部過熱,影響器件可靠性。thermal emmi 憑借其高靈敏度的光信號和熱信號檢測能力,能定位這些缺陷。例如,在檢測氮化鎵功率器件時,可同時捕捉漏電產(chǎn)生的微光和局部過熱信號,幫助工程師分析缺陷產(chǎn)生的原因,優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)和制造工藝,提升第三代半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。
隨著國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,Thermal EMMI 技術(shù)正逐步從依賴進(jìn)口轉(zhuǎn)向自主研發(fā)。國產(chǎn) Thermal EMMI 設(shè)備不僅在探測靈敏度和分辨率上追平甚至超越部分國際產(chǎn)品,還在適配本土芯片工藝、降低采購和維護(hù)成本方面展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。例如,一些國產(chǎn)廠商針對國內(nèi)封測企業(yè)的需求,對探測器響應(yīng)波段、樣品臺尺寸、自動化控制系統(tǒng)等進(jìn)行定制化設(shè)計,更好地適應(yīng)大批量失效分析任務(wù)。同時,本土研發(fā)團(tuán)隊能夠快速迭代軟件算法,如引入 AI 圖像識別進(jìn)行熱點自動標(biāo)注,減少人工判斷誤差。這不僅提升了檢測效率,也讓 Thermal EMMI 從傳統(tǒng)的“精密實驗室設(shè)備”走向生產(chǎn)線質(zhì)量控制工具,為國產(chǎn)芯片在全球競爭中提供可靠的技術(shù)支撐。熱紅外顯微鏡憑借高靈敏度探測器,實現(xiàn)芯片微米級紅外熱分布觀察,鎖定異常熱點 。
功率器件在工作時往往需要承受高電壓和大電流,因此其熱管理問題直接影響到產(chǎn)品的性能與壽命。常規(guī)熱測試手段通常無法兼顧分辨率和動態(tài)響應(yīng)速度,難以滿足現(xiàn)代功率器件的研發(fā)需求。熱紅外顯微鏡的出現(xiàn),彌補了這一空白。它能夠在毫秒級時間分辨率下,實時捕捉器件運行過程中產(chǎn)生的熱信號,從而動態(tài)監(jiān)控?zé)崃康姆植寂c傳導(dǎo)路徑。通過對這些熱數(shù)據(jù)的分析,工程師可以精細(xì)識別出熱點區(qū)域,并針對性地優(yōu)化散熱設(shè)計。與傳統(tǒng)方法相比,熱紅外顯微鏡不僅提供了更高精度的結(jié)果,還能在不***件正常運行的前提下進(jìn)行測試,真正實現(xiàn)了非破壞性檢測。這種能力極大提升了功率器件可靠性驗證的效率,幫助企業(yè)縮短研發(fā)周期,降低失效風(fēng)險,為新能源、汽車電子等產(chǎn)業(yè)提供了堅實的技術(shù)支撐。熱紅外顯微鏡在材料研究領(lǐng)域,常用于觀察材料微觀熱傳導(dǎo)特性。Thermo熱紅外顯微鏡
熱紅外顯微鏡助力科研人員研究新型材料的熱穩(wěn)定性與熱性能 。非制冷熱紅外顯微鏡方案
Thermal和EMMI是半導(dǎo)體失效分析中常用的兩種定位技術(shù),主要區(qū)別在于信號來源和應(yīng)用場景不同。Thermal(熱紅外顯微鏡)通過紅外成像捕捉芯片局部發(fā)熱區(qū)域,適用于分析短路、功耗異常等因電流集中引發(fā)溫升的失效現(xiàn)象,響應(yīng)快、直觀性強。而EMMI(微光顯微鏡)則依賴芯片在失效狀態(tài)下產(chǎn)生的微弱自發(fā)光信號進(jìn)行定位,尤其適用于分析ESD擊穿、漏電等低功耗器件中的電性缺陷。相較之下,Thermal更適合熱量明顯的故障場景,而EMMI則在熱信號不明顯但存在異常電性行為時更具優(yōu)勢。實際分析中,兩者常被集成使用,相輔相成,以實現(xiàn)失效點定位和問題判斷。非制冷熱紅外顯微鏡方案