EMS/OBIRCH | 株式会社アイテス

静電破壊した橙色LEDの不良解析

fujiko3_staff — Tue, 07 Dec 2021 02:30:32 +0000

ESD試験にて破壊され、発光強度の低下したLEDはエミッション発光とIR-OBIRCH法を用いて解析し、不良現象を明らかにすることが可能です。

良品と静電気（ESD）破壊品の輝度と特性比較

良品光学像
[IF=20ｍA]

ESD破壊品光学像
[IF=20ｍA]

逆方向特性

順方向特性

砲弾型LEDのレンズ部を研磨にて平坦化し、輝度比較を行ったところ、ダークエリアが観察されました。

エミッション顕微鏡による発光解析

砲弾型LEDのレンズ部分を平面研磨で除去したものを解析に用いた。

エミッション解析
[順方向（VF以下）]

エミッション解析
[逆方向]

ESD破壊品は順バイアスでダークエリアが観察され、逆バイアスで破壊箇所のみが発光しました。

IR-OBIRCHおよびSEI解析

IR-OBIRCH解析*¹
[逆方向]

SEI解析*²
[ノン・バイアス]

*¹ IR-OBIRCH解析近赤外レーザーの加熱による電流の微小変化を高感度電流アンプで検出する。
*² SEI解析近赤外レーザーでの加熱による熱起電力電流を高感度電流アンプで検出するものである。

ESD破壊品のIR-OBIRCH解析により詳細な破壊箇所が特定できました。同じ試料についてSEI解析を行うと、ESD破壊が結晶方位に沿って発生している事が分かりました。

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発熱解析による電子部品の故障箇所特定

fujiko3_staff — Fri, 15 Oct 2021 03:00:26 +0000

ショートやリークに伴う微弱な発熱を高感度InSbカメラで検出する事で半導体等の電子部品の故障部を非破壊で特定する事ができます。更にX線検査装置を用いる事で非破壊での観察も可能です。

発熱解析原理, 装置概要

発熱解析は、電圧印加によってリーク箇所に発生する熱を高感度InSbカメラで検出する事で不良箇所を特定する手法です。

サンプルを非破壊の状態で解析したり、OBIRCHやエミッションでは解析が難しい電子部品を解析する事も可能です。
また、ロックイン機能を使用し、位相情報を取得する事で、高精度な発熱箇所の特定が可能となります。

＊本手法は協力会社様で実施して頂くサービスとなります。

装置仕様

観察視野サイズ：9.5×7.5mm～1.2×0.96mm
検出波長領域：3.7um～5.1um
最大印加電圧、電流：1.5kV/120mA　3kV/20mA
ロックイン周波数：0.1Hz～83Hz

ダイオードを用いた解析事例

サンプル情報：過電圧破壊をしたTVSダイオード
Spec：ピーク順方向電圧：1V　逆方向電圧：56.4V

故障箇所特定から内部観察までを非破壊で実施する事が可能です。

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sMIMによる半導体拡散層の解析

fujiko3_staff — Tue, 29 Dec 2020 03:50:13 +0000

マイクロ波インピーダンス顕微鏡(sMIM)は、キャリア濃度（ドーパント濃度）に線形な相関を持つ信号が特徴です。dC／dV信号も取得でき、拡散層の解析に有効です。

sMIM解析の原理

sMIM(エスミム) は、SPMに装着した金属探針の先端からマイクロ波を照射してサンプルを走査し、その反射波を測定し拡散層の濃度に線形な相関を持つsMIM-C像を得ることができます。
反射率から得られるZsのC成分は酸化膜容量と空乏層容量からなり、不純物濃度に依存して空乏層幅がかわることを利用して、濃度の変化をCの変化として検出します。

さらにAC電圧を印加することでdC/dV像(≒SCM)を得ることが出来ます。

適用例
sMIM-C ： Si, SiC, GaN, InP, GaAs などの各種半導体素子の拡散層の可視化およびキャリア濃度
　　　　　の半定量評価
dC/dV ：拡散層形状評価、p/n極性の判定、空乏層の可視化

右図のP型SiのsMIM解析で、SIMSによるボロンの濃度プロファイルとsMIM-C像の信号強度はほぼ一致しており、濃度に比例した信号が得られています。

IMEC Calibration Structure CS04 – SiB
Silicon p-type <100>
calibration structure, B-doped on a p-type substrate

・sMIM-C感度：1E14～1E21
・空間分可能：20nm～数百nm(濃度に依存)

解析事例

　Si スーパージャンクション型MOSFETの断面解析事例

標準試料(SSRM-SMPL-P/N)の解析により
キャリア濃度の定量化が可能です。

　SiC製パワーMOSFET 断面sMIM 解析事例

キャリア濃度の相対評価ができます。
標準試料をご支給頂いた場合はキャリア濃度の定量化も可能です。

　GaN HEMTの断面解析事例

　半導体表面の2DEG付近ではn型を示す信号が認められますが、
　Gate直下のchannelでは信号は途切れています。
　この信号は2DEGでのキャリア密度に起因したものと思われます。

sMIM解析　仕様

データ形式
PNG ファイル
ご要望に応じて数値データファイル

仕様
測定可能領域
平面観察試料：1cmx1cm
断面観察試料：断面幅～1cm

最大視野角：80μm×80μm （256点× 256点）

空間分解能
10nm (高濃度領域) ～数百nm (低濃度領域)

検出キャリア濃度
10e14～10e20 /cm3
※Si デバイスの場合

必要情報
1.目的/測定内容
2.試料情報
(1)数量、予備試料の有無など
(2)測定箇所を示した平面、断面模式図、半導体の材質、キャリア濃度、希望視野など

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パワー半導体の解析サービス

fujiko3_staff — Mon, 30 Nov 2020 06:50:53 +0000

Si半導体だけでなく、話題のワイドバンドギャップ半導体も対応しております。
故障箇所特定から拡散層評価や結晶構造などの物理解析まで対応いたします。

裏面発光／OBIRCH解析による故障箇所特定

SiC MOSFET
裏面532nm-OBIRCH解析

SiC MOSFET
裏面発光解析(SI-CCD)

OBIRCH解析では1300nm・532nmレーザーを、発光解析ではInGaAs・SI-CCDの超高感度カメラにより、Siだけでなく、SiCやGaNデバイスにも対応します。　　

故障箇所への高精度位置特定、FIB加工

・故障箇所の位置情報取得。
・信号箇所や電気特性から、FIBのアプローチ検討。　　　
・マーキングによる高精度な位置だし。　　　　

素子表面側からFIB加工

裏面の基板側からFIB加工　

表裏どちらからでもFIB加工可能です。

不良箇所のFIB／LV-SEM観察、EBIC解析による拡散層形状評価

LV-SEMによる拡散層の観察

PN接合の内蔵電位に影響を受けた二次電子(SE2)をIn-Lens検出器で検出します。

EBICによる空乏層の観察

電子ビーム照射により、空乏層の内部電界で誘起された電流を2次元のマッピングを取得
することで、PN接合部に形成された空乏層を可視化します。

TEM観察による結晶構造観察、元素分析

高精度な位置だしと400kVのTEMにより試料厚が厚めでも鮮明な像が得られ、不良を
可視化する確率が上がります。

EDS、EELS分析といった元素分析も対応いたします。　　　　　

故障箇所→拡散層評価を含めた物理解析・化学分析まで一気通貫で対応いたします！

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パワーデバイスのトータルソリューションサービス

analyze_staff — Thu, 05 Nov 2020 06:50:34 +0000

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短波長レーザーによるOBIRCH解析サービス

fujiko3_staff — Fri, 11 Sep 2020 08:00:52 +0000

SiCは従来のSi半導体と比べ、エネルギーロスの少ないパワーデバイスであり注目を集めていますが、Si半導体とは物理特性が異なるため、故障箇所特定も新たな手法が必要となります。

OBIRCH解析の原理 (Optical Beam Induced Resistance CHange)

・半導体回路に定電流を流して、OBIRCHアンプで
　電流の変化をモニターしながら、レーザーを走査
　します。

・レーザー加熱による電流の変動を2次元の画像と
　して表示させ、リーク不良箇所を特定します。

・より詳細な原理紹介のページへ

	結合ｴﾈﾙｷﾞｰ (eV)	原子間距離 (nm)	熱伝導度 (W/cmK)
SiC	4.50	0.188	4.9
Si	1.12	0.235	1.5

SiCはSiと比べ結合エネルギーが大きく、
熱伝導度も高いため局所的な加熱が難しい。

	波長（nm）	エネルギー密度
短波長レーザ（GL）	532	高
近赤外レーザ（IR）	1300	低

短波長レーザはエネルギー密度が高く、SiC構造を効率良く加熱できる。
また、基板を透過するため高感度のOBIRCH解析が可能である。（GL-OBIRCH）

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ICの不良解析

fujiko3_staff — Tue, 04 Aug 2020 05:30:53 +0000

ITESではICに対して不良モードに適した様々な手法を組み合わせることで、不良ノードの特定から物理解析までを一貫して対応しております。

裏面研磨

裏面研磨を実施し、Si基板面から解析をする事で、表面からはメタルが邪魔をして取得できない微小発光やOBIRCH信号を検出する事が
できます。

発光解析／OBIRCH解析

発光/OBIRCH解析により、リーク箇所や、不具合に関係しているネットを特定します。

・Layout Viewerによるレイアウト確認が可能です。
・冶具のカスタマイズにより様々な試料形態やバイアス条件に対応できます。

裏面発光イメージと解析結果

裏面IR-OBIRCHイメージと解析結果

サンプル加工／層剥離

チップを一層ずつ平面的に研磨をする事で、光学顕微鏡やSEMによる異常部の観察ができます。

FIB Padを用いた発光解析/OBIRCH解析

層剥離中にFIB Pad作製と配線カットをする事で、特定の経路を独立させて発光解析/OBIRCH解析を実施する事も可能です。

平面からの故障箇所特定

層剥離後のサンプルに対して、以下の様な電気的な平面解析を実施します。

EBAC解析

SEM観察時の電子線の入射により、配線に生じた吸収電流をプローブで検出する事で、配線やビアのオープン箇所及び、ショートを起こしているネットを検出します。

マイクロプローブによるTr特性測定

FIBによるPad作製を行う事で、マイクロプローブでの素子単体の特性を取得する事が可能です。
・0.18umプロセスまで対応（レイアウトによる）

PVC解析

SEMで電位コントラスト（PVC）を観察し、正常部やレイアウト図と照らし合わせる事で、ゲート酸化膜のリーク箇所やオープン箇所を特定する事が可能です。

物理解析（FIB-SEM，TEM）

弊社独自の高精度の故障箇所特定技術を用いる事で、リーク箇所をピンポイントで物理解析/元素分析
が可能です。

特定位置精度：±0.3um 試料厚：1.5um-0.1um

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FIB断面でのLV-SEMとEBIC法による拡散層の観察

fujiko3_staff — Mon, 11 Jul 2016 14:59:30 +0000

FIBを用いた特定箇所の断面作製、LV-SEM / EBICによる拡散層の形状観察、さらにTEMによる配線構造、結晶構造の受託解析を行います。

LV-SEM拡散層観察

PN接合の内蔵電位に影響を受けた二次電子(SE2)をInlens検出器で検出します。
FIB断面でのSEM観察で拡散層の形状が可視化できます。

EBIC解析の原理

半導体試料に電子ビームを照射すると、ビームのエネルギーにより電子-正孔対が生成され、空乏層の内部電界によって分離され電流が発生します。この電流をEBIC (Electron Beam Induced Current電子ビーム誘起電流）と呼び、2次元のマッピングを取得することで、PN接合部に形成された空乏層を可視化し、軽微な濃度異常でも検出することができます。

局所的不良箇所に対するEBIC解析の有効性

通常の不良解析では拡散層の可視化は研磨によるSCM解析が必要となる一方、結晶欠陥はFIB加工によるTEM解析が必須になります。従って特定箇所の不具合箇所に対して両方を実施することはできません。弊社では極めて高い位置精度で不良箇所を特定し物理解析を行う技術を保有しています。今回、FIBの段階でLV-SEM観察とEBIC解析を行い、さらにTEM解析を行うことが可能になりました。これにより特定の不良箇所について拡散層と結晶構造の両方を解析することができ、不良原因の究明に大きく貢献します。

局所的不良箇所に対するEBIC解析の有効性(SiC)

弊社独自の高精度の不良箇所特定技術を用いることでFIB断面でのLV-SEM観察、EBIC解析、TEM観察までをスルーで対応することにより、拡散層と結晶構造の両方を解析することができます。Siだけでなく、SiCパワーデバイスにも適用できます。

バイポーラ素子 EBIC信号強度D-SIMS 不純物濃度分析

濃度に依存して内部電界の強度が分かるため、EBIC信号の強度さにより濃度異常の判別ができます。（濃度の絶対値は特定できません）

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パワーデバイスの故障解析

fujiko3_staff — Tue, 12 Aug 2014 02:16:53 +0000

あらゆるサイズ・形状のダイオード・ＭＯＳ　ＦＥＴ・ＩＧＢＴ等のパワーデバイスに対し最適な前処理を行い、裏面ＩＲ－ＯＢＩＲＣＨ解析や裏面発光解析により不良箇所を特定し観察いたします。

解析の前処理 -裏面研磨-

各種サンプル形態に対応します。Siチップサイズ：200um～15mm角

不良箇所特定－裏面IR － OBIRCH解析・裏面エミッション解析－

IR-OBIRCH解析：～100mA/10V ～100uA/25V まで対応感度(最小検出電流変動)：数十pA、

低倍最大視野：13mm角

※それ以上の視野サイズは要打合せ

エミッション解析 ：　～2kVまで対応　　　　　　　　　　　　　感度：数nA、

低倍最大視野：16mm角 ※それ以上の視野サイズは要打合せ

リーク箇所のピンポイント断面観察－ SEM・TEM －

予測される不良に合わせてＳＥＭ観察・ＴＥＭ観察を選択し、リーク不良箇所をピンポイントで物理観察／元素分析を実施することが出来ます。

特定位置精度：±0.3um、試料厚：1.5um～0.1um

ボンディング起因の不良イメージ

プロセス起因の不良イメージ

FIB-SEMによる拡散層観察（MOS-FET）

〇機械研磨SEM観察：大きな破壊箇所・異物・広範囲の観察

〇拡散層観察：TEM試料加工前に不良箇所近傍にて観察可能。構造により前処理が必要な場合あり。

〇 FIB-SEM観察：クラック・形状異常・拡散層観察　(～×50k)　

〇断面TEM観察：ゲート酸化膜の破壊・転位　(～×400k)

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発光解析のための半導体の裏面研磨

fujiko3_staff — Tue, 12 Aug 2014 01:42:24 +0000

裏面ＯＢＩＲＣＨ/発光解析や裏面発光解析の前処理として各種形態のサンプルの裏面研磨を行います。裏面から解析を行うため不可欠な前処理です。

裏面研磨の必要性

裏面解析は、電極による遮光や高濃度基板による光の減衰により透過しないため、裏面研磨が必要です。

裏面から解析することで、不良を保持したまま発光を検出できるだけでなく、形状異常の有無も観察できます。

各種試料裏面研磨例

例１：パッケージ

例２：開封済みチップ

例３：ウエハー

例４：DIP

パッケージ、開封済みチップ、ウエハー等様々な形態の半導体で裏面研磨ができます。
さらに、リード端子を生かした状態の裏面研磨も可能です。

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裏面IR-OBIRCH解析や裏面発光解析の前処理として各種形態のサンプルの裏面研磨を行います。裏面発光解析を行うため不可欠な前処理です。

裏面エミッション発光のスペクトル分布

デバイス表面の金属配線により　発光解析が困難になる場合があり、裏面発光解析が多用されています。

右図は裏面発光解析のスペクトル分布を表します。Si基板中の光透過率は1000nmから立上がりますが、CCD感度は1200nmで落込んでしまいます。

裏面発光解析はこの部分の発光を捉えるため、Si基板をより薄くする必要があります。

各種試料裏面研磨例

（パッケージ、ICチップ、ウェハ、パワーデバイス、IGBT、DI（ダイオード）に適用可能）

パッケージ

30V，24A(10V)，0.04Ω 低抵抗,中耐圧,高濃度Si基板。（200μm厚)		Sｉ研磨(Sｉ厚50um)後のIR像。配線パターンが見えている

ICチップ

ウエハ

裏面研磨後の光学像		実際の解析では50um程度の薄膜化で解析可能

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選択波長におけるLED発光解析

fujiko3_staff — Thu, 26 Dec 2013 05:31:57 +0000

Green Deviceとして普及しつつある白色LEDの光源に使用されている青色LEDチップの順バイアス、逆バイアス時のリーク不良箇所を特定する受託分析サービスです。

発光解析の検出系

LSI故障解析用の可視光用超高感度SI-CCD、および近赤外光用超硬感度InGaAsカメラを装備。
近赤外カメラと各種フィルタを組合せ、順バイアス点灯状態におけるリーク箇所の検出が可能です。
可視光カメラはワイドギャップ半導体の逆バイアス時のリーク箇所の検出に最適です。

順・逆バイアスにおけるリーク発光検出事例

解析事例：
試料は白色LEDパッケージを解体し
蛍光体を除去した、
光源用の発光波長465nm、
サファイア基板上InGaN青色LEDチップを
用いた。

順バイアス、逆バイアスでのリーク不良は、それぞれのメカニズムが異なり、リーク発光の波長も異なるため、別のカメラ、検出方法で解析しその場所を特定する必要があります。

順バイアスリークは非発光中心でのキャリアの再結合の際のエネルギー、逆バイアスリークは強電解中で生成されたホットキャリアが制動輻射の際放出されるブロードな波長の光を検出していると考えられます。

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太陽電池のEL発光観察

fujiko3_staff — Tue, 19 Nov 2013 07:05:07 +0000

太陽電池のEL発光(Electro-Luminescence)は太陽電池セルあるいはモジュールに対し順方向バイアスに印加することでPN接合より発光する現象をさします。
このEL発光を検出し画像化することで太陽電池の性能評価、不具合箇所の特定を行います。
結晶Si系、薄膜（アモルファスSi系、化合物系、有機系）などのEL発光観察が可能です。

結晶SiセルのEL発光

(a) EL発光像と(b)光学像

EL発光像では、光学像では見えない不具合箇所を特定し、可視化することができます。

左図(a)では結晶Siのクラック、銀の集電極の断線などが明瞭に観察できます。

薄膜a-SiセルのEL発光とリーク発光

(c)光学像

(d)EL発光像

(e)リーク発光像

順バイアス印加のEL発光像と逆バイアス印加のリーク発光像を組合わせることにより、薄膜a-Siセルによく見られるスクライブの不具合などを明瞭に観察することができます。

結晶Si太陽電池モジュールのEL発光

1200万画素の高精細カメラを用いてEL発光を観察するので、1.5×1.0mの太陽電池モジュールを1度に測定し、必要な部分を拡大表示しても画像の鮮明さは変りません。

信頼性試験の前後あるいは途中でのEL発光測定により太陽電池の経時的な変化を捉えることができます。

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裏面IR-OBIRCH解析

fujiko3_staff — Fri, 01 Nov 2013 03:46:56 +0000

ICチップの電流リーク、ショートや高抵抗などの不良箇所を、チップの裏面からサブミクロンの位置精度で特定する受託分析です。

ICチップ裏面からの解析
EMS解析ではSi基板を透過する近赤外光をチップ裏面から検出し、IR-OBIRCH解析では近赤外レーザ光をSi基板から透過させます。これにより、多層配線ICやパワー素子など上層配線が障害となりチップ表面から解析が困難な場合に、裏面から不良箇所を特定できます。

チップ表面をパッケージされたままで不良箇所を特定
ICパッケージ裏面を機械研磨して解析するため、チップ表面はパッケージされたままの非破壊の状態で解析可能です。これにより、チップの実装工程に起因した不良の解析に有効です。

EMS(エミッション顕微鏡)による発光解析

電流リーク不良は、ホットエレクトロンの発生や少数キャリアの再結合により、極微弱な発光を伴います。EMSでは、可視光から近赤外光までの有効感度を持つ超高感度冷却CCDカメラでこれらの微弱発光を検出し、サブミクロンの位置精度で不良箇所を特定できます。
このCCDカメラではSi基板を透過する近赤外光を検出できるため、不良に伴う発光をチップ裏面から検出することが可能です。
最大で2ｋVの高電圧を印加可能です。

解析事例(裏面EMS解析、IC )

試料　：　レギュレータIC 入力端子のESD試験後、端子-GND間リーク不良

電気特性（リーク確認）

裏面研磨

エミッション顕微鏡による発光箇所拡大特定

IR-OBIRCH 解析 / SEI 解析

定電圧を印加した配線に近赤外レーザを照射して部分的に加熱すると、温度変化により配線抵抗が変化し流れる電流が変化します。またゼーベック効果によって熱起電力電流が流れます。IR-OBIRCH解析/SEI解析では、これらの電流変化を高感度アンプで検出し、配線間のショートや高抵抗などの不良箇所を特定します。
近赤外レーザはSi基板を透過するため、チップ裏面からの解析が可能です。

原理紹介のページへ

解析事例(裏面IR-OBIRCH解析、パワーMOSFET)

試料　：　パワーMOSFET（パワーデバイス、IGBT、DI（ダイオード））
過電圧破壊によるゲート電極-ソース電極間ショート不良

裏面研磨

IR-OBIRCH 解析

解析事例へのリンク

SiCデバイスの裏面発光解析

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LEDの不良解析

fujiko3_staff — Fri, 28 Jun 2013 05:04:52 +0000

高度な試料作製技術と半導体用の故障解析装置を応用し、LEDの故障解析を行い不点灯や輝度劣化の原因を調査します。

LED不良モードの切り分け

LEDパッケージの初期診断項目

電気特性測定
外観観察
レンズ研磨 /パッケージ内部光学観察
点灯試験（輝度分布観察）

レンズ研磨後の点灯試験、観察

LEDの樹脂をそれぞれ、a, b, c まで研磨し、(a), (b)点灯観察、(c)樹脂越しのチップの光学観察を行った。

1.電気的正常

予想される原因と解析手法：樹脂・蛍光体変質・クラック・剥離

SAT/X-RAYによる非破壊観察
光学顕微鏡による色と形状の観察
FT-IRによる分子構造解析
SEM、EPMAでの構造観察、元素分析

2.オープン、高抵抗

予想される原因と解析手法：接合材料・リード・はんだ・反射板・剥離・クラック

SAT/X-RAY
光学顕微鏡
機械研磨/CP/FIBによる断面加工
SEM、EPMAによるグレイン観察,組成分析

3.リーク,ショート,Vf 異常

予想される原因と解析手法：　LED自体の不良結晶欠陥・パターン不良・溶融・クラック・汚染・マイグレーション

光学顕微鏡
EMS/IR-OBIRCH解析による故障箇所特定
FIB/SEM/TEMによる結晶構造の観察・元素分析

観察例

CCDカメラによるVf以下での輝度ムラ観察

Auボンディング,蛍光体部断面SEM観察

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高度な試料作製技術とLSI用の故障解析装置を応用し照明、表示用LEDの不良解析を行い不点灯や輝度劣化の原因を調査する受託分析です。

LED不良モードの切り分け

LEDパッケージの初期診断項目

外観観察
電気特性測定
レンズ研磨 /パッケージ内部光学観察
点灯試験（輝度分布観察）

電気特性測定

ダイオード特性測定

	予想される原因	解析手法
1.電気的正常点灯不良	樹脂・蛍光体変質・クラック・剥離	・光学顕微鏡による色の観察・樹脂研磨と通電点灯による輝度ムラ観察・FT-IRによる分子構造解析・TOF-SIMSによる微量元素分析・機械研磨/FIBによる断面加工・SEM、EPMAでの構造観察、元素分析
2.オープン、高抵抗	接合材料・リード・はんだ・反射板・剥離・クラック・結晶構造不良・ウイスカ・マイグレーションなど	・機械研磨/FIBによる断面加工・光学顕微鏡による色、形状の観察・SEM、EPMAによるグレイン観察,組成分析・AESによる最表面元素分析
3.リーク,ショート, Vf 異常	LED自体の不良結晶欠陥、パターン不良、溶融、クラック、汚染	・光学顕微鏡による色・形状観察・EMS/IR-OBIRCH解析による不良箇所特定・樹脂開封によるチップ取り出し・FIB/SEMによる結晶構造の観察・元素分析 Auボンディング,蛍光体部断面SEM観察例

予想される原因

解析手法

1.電気的正常
点灯不良

樹脂・蛍光体変質・クラック・剥離

・光学顕微鏡による色の観察

・樹脂研磨と通電点灯による輝度ムラ観察

・FT-IRによる分子構造解析

・TOF-SIMSによる微量元素分析

・機械研磨/FIBによる断面加工

・SEM、EPMAでの構造観察、元素分析

2.オープン、
高抵抗

接合材料・リード・はんだ・反射板・

剥離・クラック・結晶構造不良・

ウイスカ・マイグレーションなど

・機械研磨/FIBによる断面加工

・光学顕微鏡による色、形状の観察

・SEM、EPMAによるグレイン観察,組成分析

・AESによる最表面元素分析

3.リーク,ショート,
Vf 異常

LED自体の不良

結晶欠陥、パターン不良、溶融、

クラック、汚染

・光学顕微鏡による色・形状観察

・EMS/IR-OBIRCH解析による不良箇所特定

・樹脂開封によるチップ取り出し

・FIB/SEMによる結晶構造の観察・元素分析

Auボンディング,蛍光体部断面SEM観察例

レンズ研磨 /パッケージ内部光学観察

レンズ研磨後の点灯試験、観察

白色LEDの樹脂をそれぞれ、a, b, c まで機械研磨を行い、 (a), (b)点灯観察、 (c)樹脂越しのチップの光学観察を行った。

(a)点灯観察

(b)点灯観察

(c)樹脂越しのチップの光学観察

超高感度CCDカメラによるVf以下での輝度ムラ観察例

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SiCデバイスの裏面発光解析

fujiko3_staff — Mon, 24 Jun 2013 03:42:21 +0000

SiCは従来のSi半導体と比べ、エネルギーロスの少ないパワーデバイスであり注目を集めていますが、
Si半導体とは物性が異なるため、故障解析も新たな手法が必要となります。

SI-CCDカメラ (Silicon Intensified CCD camera)

　　　　・浜松ホトニクス社製SI-CCDカメラ（Si intensified CCD Camera)はノイズを低減しつつ、かつ信号
　　　　　増幅機能により、有効な信号を顕著化することで超高感度で可視光領域の発光を検出できます。
　　　　・通常のCooled-CCDと比較して積算時間が10分の１で済み、拡大観察時の感度・位置精度が飛躍的に
　　　　　向上します。
　　　　・発光検出領域（400 nm ～ 1100 nm）のSI-CCDは、ホットエレクトロン発光領域が可視光領域である
　　　　　ワイドバンドギャップ半導体(SiC,GaNなど)の故障箇所特定に非常に有効です。

SiC MOSFET 裏面発光解析事例

・Cree社製SiC MOSFET
　Spec: VDSS=1200V, VGS=25V
・G端子にESDパルスを印加し、G-(D,S)間リークを作製し、
　リーク箇所の特定を行った。
・試験条件　　ESD(Machine Model)
　G(500V印加)-D・S(Common)間

約36uA/1.0Vで多数の発光を検出した。

パターン像＋発光像　x0.8

パターン像＋発光像　x100

・検出した発光箇所をピンポイントでTEM観察した。SiO2膜の破壊、SiC結晶にダメージが認められた。

ESD破壊箇所の断面TEM像

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