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              濱松最新款半導體器件故障分析設備PHEMOS-X,實現可見光到近紅外全波長覆蓋
              發布時間:2021-01-27

              濱松公司利用自身獨有的光學設計技術,成功開發了搭載多波長對應的激光掃描儀、故障分析檢測范圍涵蓋可見光到近紅外光的半導體器件故障分析設備“PHEMOS-X C15765-01”。通過有效地利用多波長的激光,可對故障位置進行高靈敏度,高精度地推算。無論是電路線寬越來越往精細化的尖端半導體芯片,還是市場需求正在不斷擴大的功率半導體芯片,該設備在提高其故障分析效率都非常值得期待。本產品將于2021年4月1日(星期四)開始向日本和海外的半導體器件制造商銷售。


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              半導體故障分析設備PHEMOS-X C15765-01


              <產品概述>

              本產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臺設備就可以對故障位置進行高靈敏度和高分辨率的推定分析。 當向半導體器件施加電壓時,故障位置會產生光和熱。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會發生變化。利用這些特性,通過給半導體器件施加電壓或激光掃描,探測其產生的變化作為信號,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展和客戶需求的變化,開發、制造和銷售了各種用于半導體芯片器件的故障分析裝置。


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              半導體芯片的樣品圖像(左)和故障推定位置可視化的圖像(右)


              此次,濱松利用我們獨有的光學設計技術,重新設計了分析設備的構成部件,包括用于激光掃描半導體器件的激光掃描儀,用于安裝半導體設備的光學平臺和用于寬視野觀察的微型聚焦鏡頭。與傳統產品相比,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。


              傳統的激光掃描儀在設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,我們優化光學設計,成功研發出可搭載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臺設備上利用從532nm可見光到1340nm近紅外光的多波長激光進行故障分析。利用短波激光不僅可以對物體實現更精細地觀察,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,加強故障位置的電流和工作狀態的變化等信號量,提高觀察靈敏度。此外,對微型聚焦鏡頭也重新進行了光學設計,提高了數值孔徑,可以檢測到更微弱的光。在精度方面,通過采用能夠進行精密操作的驅動方式,提高了光學平臺的定位精度和再現精度;并對激光掃描儀設計進一步優化,提高了掃描位置的定位精度,從而能夠更準確地觀察故障位置。另外,我們還采用觸摸屏來實現直觀操作、改進設備結構和開發軟件等用以提高設備的使用便利性。


              綜上所述,此產品在1臺設備上利用多波長激光對半導體故障位置進行高靈敏度,高分辨率,高精度解析,且操作簡單。隨著高端半導體芯片和功率半導體芯片等的需求的不斷擴大,我們期望該設備能使各種半導體芯片的故障分析變得更簡單從而提高半導體分析的工作效率。 今后,我們也將繼續開發符合客戶需求的芯片故障分析設備和附件產品。


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              故障分析流程


              <產品的主要特性>


              1. 1.多波長對應激光掃描儀,高效率微距透鏡,高靈敏度

              2. 傳統激光掃描儀主要為波長1300nm的近紅外光而設計。此次我們在透鏡配置和反射鏡涂層等光學設計上下功夫,成功開發出了能夠搭載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,增強故障位置的電流和工作狀態的變化等信號量,從而實現了更高靈敏度的觀察。此外,在對半導體存儲器等尺寸較大的半導體器件的故障進行分析時,我們改善了具有廣視野的微型聚焦鏡頭,成功地將數值口徑提高到原來的120%,從而能夠檢測出更微弱的光。同時,通過對光學系統的優化,實現了故障位置的電流和工作狀態變化量的高靈敏度檢測。


              2.利用多波長對應激光掃描儀,實現高空間分辨率 激光的波長越短,照射的位置就越細微

              傳統激光掃描儀的光學系統是專為近紅外光設計的,新開發的激光掃描儀將利用的波長范圍延伸至532nm,利用可見激光實現對故障位置更精準的推斷。


              3.高定位精度,高再現精度

              通過采用可進行精密操作的驅動系統,使光學平臺的目標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產品的10倍,停止位置的再現精度提高了約4倍。此外,通過重新設計激光掃描儀并提高掃描的定位精度,可實現更準確的故障位置推斷。


              4.在設備結構上下功夫,通過軟件的開發提高使用便利性

              我們重新設計了設備的結構和光學平臺的周邊,使半導體設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平臺,新開發的軟件能夠顯示和連接多個圖像,提高設備的使用便利性,提高工作效率。


              <研發背景>

              半導體器件在各種電子產品中得到廣泛的應用,包括電腦,智能手機,工業設備和汽車,在給定的條件下在一定時間內能夠穩定工作(可靠性)就顯得非常重要。因此,半導體制造商需要通過從半導體器件內部缺陷的位置確定故障原因,并根據分析結果改進設計和制造工藝,以提高自身產品的可靠性。今后,隨著第5代移動通信系統(5G)和云端服務的普及,為了提高芯片單位面積的處理能力,預計半導體器件會逐步往更精細化發展。此外,在包括電動汽車(EV)在內的下一代汽車等領域中,以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等化合物為材料的高效功率半導體也會越來越受到關注,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備。


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