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     关于SanjSCOPETM热娱乐系统

    1、 SanjSCOPETM热娱乐系统主要采用基于lock-in手段的反射率热娱乐技术,结合数字信号处理手段以及先进的软件算法,为用户提供一个集高空间分辨率、高时间分辨率、高申博分辨率的,可以对亚微米级别的微电子系统进行热分析的通用工具。

    2、 亚微米量级的空间分辨率:SanjSCOPETM热娱乐系统可以达到300nm的高空间分辨率,更加适用于亚微米量级的官网的热娱乐。

    3、 极高的瞬态热娱乐时间分辨率:SanjSCOPETM热娱乐系统具有微秒级(MicroTherm)系列、纳秒级(NanoTherm)系列以及皮秒级PT(PicoTherm)系列,时间分辨率分别为50us,50ns以及800ps,可以满足不同层次的测试需求。

    4、 SanjSCOPETM热娱乐系统在TR(反射率热娱乐)技术的基础上,支持增加IR(红外热娱乐)功能。通过IR功能可以实现高达15mK的热灵敏度,方便用户在更大视野范围的宏观领域,以进行更低功率量级的热点探测,进而再使用TR功能针对上述热点进行更高空间分辨率下的更细致的分析。

    5、 SanjSCOPETM热娱乐系统的研发者Dr. Ali Shakouri毕业于美国加州理工大学,目前任职普渡大学Birck纳米技术中心的主任,是公认的纳米技术领域的权威。

     

     

    二、SanjSCOPETM热娱乐系统反射率娱乐系统的功能

    1测试官网表面申博分布;

    2进行热点区域检测,快速而准确地定位芯片表面的缺陷,作为官网的缺陷和失效分析的表征手段。

    4能够分析半导体官网的瞬态热娱乐过程;

    5准确测试GaN HEMT,GaAs FET等官网以及光电子官网的申博分布及瞬态热娱乐过程。 

    6、利用穿透衬底功能,可以测试flip-chip的背面发热情况。

    二、反射率热娱乐技术的原理

    1、反射率热娱乐技术的原理

    反射率热娱乐技术利用材料的反射率随着申博变化而变化的原理来测试官网的申博分布。

    图1 材料反射率与申博的关系

    (1)材料的反射率与申博有关:当材料的申博发生变化时,探测器探测到的反射光强度也会随之发生改变。

    材料的反射率与申博的函数关系可以用上图的公式描述,其中К是“反射率-申博系数”。К是一个基本的材料属性,与材料本身相关,与照射光的波长相关。对于常见的金属以及半导体材料来说,申博-反射率系数К的量级一般为10-2/K~10-5/K。

    (2)通过光学手段测试发热官网的表面材料对于特定波长光源的反射光强度,再根据材料的“反射率-申博系数” К,就能测得官网的申博分布。

    (3)“反射率-申博系数”对于大多数波长都是非零的,因此探测光可以采用可见波段。与红外娱乐技术的红外波段相比,可见光波段可以使申博分布图的空间分辨率提高一个数量级,达到亚微米量级。

    (4)不同于红外热娱乐技术,反射率热娱乐技术不依赖于材料的辐射系数。 

    2、SanjSCOPETM热娱乐系统的工作原理

    (1)正面热娱乐原理

    图2 基于CCD娱乐的高分辨率的反射率热娱乐系统的基本结构图

    图2所示是SanjSCOPETM热娱乐系统正面热娱乐的结构示意图。该系统包括:LED照明光源、显微系统以及CCD摄像头。LED照明光源用于提供稳定的入射光,其发射光经显微系统照射到待测官网的表面,经过待测官网表面的反射光再经由显微系统回到CCD摄像头。当官网的申博发生改变时,CCD探测到的反射光的强度也随之改变。因此通过测试反射光强度的改变,再根据表征材料反射率与申博的关系的参数“反射率-申博系数”,就可以得到申博的分布。

    A、 选择波长为400nm-800nm的可见光,可以得到亚微米量级的空间分辨率;

    B、 由于“反射率-申博系数”是一个很微弱的量,在实际操作中通过锁相放大技术(lock-in)来提高采集信号的信噪比,以获得更高的申博分辨率。

    (2)穿透衬底热娱乐原理(NT310原理)

    图3 穿透衬底热娱乐原理示意图

      在SanjSCOPETM  NT310系统中,照明光源选择近红外波段的LED光源,由于近红外波段对大多数半导体官网的衬底材料(尤其是硅材料)是透明的,可以直接入射到官网的有源层,因此可以直接获取衬底层下方的有源层的反射光强度,从而获得有源层的申博分布。因此穿透衬底热娱乐功能可以用于分析flip-chip等的真实申博分布。

    (3)、lock-in技术

    图4 瞬态热娱乐原理图

    通过调节LED脉冲与官网激励之间的延迟时间,可以在不同的时间点采集申博数据。根据这种方式,通过调节待测官网激励脉冲的时长,SanjSCOPETM热娱乐系统可以准确测试待测官网在热稳定状态下的申博分布以及各个瞬态时刻点的申博分布。

     

    三、 SanjSCOPETM热娱乐系统的型号及技术参数

    四、 SanjSCOPETM热娱乐系统所采用的反射率热娱乐技术与其他技术的对比

    1、 常用分析手段对比

    2、反射率热娱乐技术(TR)与IR,拉曼的对比

    TR与IR对比案例1:空间分辨率对比

    图11给出了同一个热测试芯片通过两种热娱乐技术得到的表面申博分布。由于固晶层(die attach)的工艺,两种娱乐技术都观察到了芯片表面申博分布的不均匀性。但是反射率热娱乐技术具有更高的空间分辨率,提供了更为强大的细节。

     反射率热娱乐                            红外热娱乐

    图11 反射率热娱乐与红外热娱乐的空间分辨率比较

    TR与IR对比案例2:细节申博比较

    图12显示的是待测官网在高放大倍数下的比较。反射率热娱乐技术可以探测到更多的局部申博峰值。由图12可见,反射率热娱乐系统清晰地获得了宽度为4um的加热线表面的尖锐的申博峰值。

    查看详细介绍请点击此处下载SanjSCOPE.pdf

    1、GaN HEMT研究

    GaN HEMT的栅长是纳米量级的,通过传统的热娱乐手段很难获得栅极金属的申博分布。

    A、 凭借SanjSCOPETM热娱乐系统优异的空间分辨率,以及金属强烈的反射信号,用户可以获得栅极金属的申博分布。

    B、 由于GaN材料对可见光透明,因此SanjSCOPETM热娱乐系统支持用户升级紫外方案,对GaN官网的申博分布进行完整而准确的表征

    UV 波段 ( 波长<375nm) 是用于对GaN 材料进行反射率热娱乐测试的理想光源 (~20%反射, 无透射)

    530nm (绿光) 是用于对金材料进行反射率热娱乐测试的理想光源

    (1) Cree 的GaN HEMT 样品测试结果

    A、测试装置

    B、测试条件

    1、偏置条件:28V, 500mA

    2、加热时间:>30s

    3、基板申博:70C

    4、测试条件:

            (1)530nm光源, 5X 物镜

            (2)UV光源,5X物镜

            (3)UV光源,20X物镜

            (4)UV光源,60X物镜

            (5)530nm光源,100X物镜

     

    C、标定反射率-申博系数

    D、稳态测试结果

    D1、使用UV参考光源,在不同放大倍数下的结果比较

    D2、使用可见光光源,在5X物镜下的稳态测试结果

    D3、使用UV( 365nm )光源,在5X物镜下的稳态测试结果

    D4、使用UV光源,在60X物镜下的稳态测试结果

    D5、使用530nm光源,在100x物镜下的稳态测试结果

    UV,60X与530nm,100x稳态结果对比

    E、瞬态测试结果

    E1、加热曲线

    (2)、英国SURREY大学使用SanjSCOPETM设备+RF源测试GaN官网

    (3)、GaN HEMT瞬态测试结果

    A、对GaN HEMT施加5us加热脉冲后的瞬态响应

    B、使用瞬态申博响应曲线研究使用SiC衬底与金刚石衬底的性能对比。时间分辨率:50ns

    C、GaN HEMT沟道超快速瞬态过程记录

    2、GaAs MMIC

    某GaAs MMIC在20X镜头下

    3、 光电子官网

    (1)、InP 激光器测试

    (2)、Ge/Si p-i-n 波导光电二极管测试

    (3)、  研究太阳能电池背面由于划片槽引起的缺陷

     

    该案例是利用SanjSCOPETM热娱乐系统反射率热娱乐系统研究太阳能电池表面由于划痕引起的漏电缺陷。

    (4)、非破坏性测试封装LED的芯片表面申博分布

    (5)、激光器测试

    A、使用530nm,在5X物镜下的稳态测试结果(电流200mA,基板申博25℃)

    6、ESD静电保护官网

    (1)、某ESD官网的瞬态热娱乐过程

    4、 热点探测

    (1)、某样品的热点探测

    (2)、MOSFET栅极金属的热点探测

    (3)、GaN HEMT故障分析

    五、 MOSFET官网

    在MOSFET官网中增加纳米线结构,有助于提高MOSFET的性能,但同时也增加了热管理上的挑战

    六、 研究IGBT的current filament现象

    不同VDC, VGE值下,经过多个短路脉冲后的申博娱乐图

    七、 IC测试

    (1)、对某IC的闩锁进行瞬态测试

    § 通过与IC的启动序列进行同步,瞬态申博图可以显示功率循环的不同阶段

    § 对于具有高耗散功率以及差散热的官网,可以使用低占空比来限制整体加热。这样可以防止对官网引起只会在直流偏压下造成的破坏。

    (2)、检查IC中 Interconnect 与 Via 的完整性

    部分客户名单

     

    商业客户

    •  Intel Corporation  英特尔

    •  Apple 苹果

    •  Qualcomm  高通

    •  Raytheon   雷神

    •  Analog Devices  模拟官网

    •  Air Force Research Lab

    •  Radiant Optronics Pte Ltd

    •  Protochips, Inc.

    •  ATN Japan

    •  Western Digital

    •  Infinera  

    •  Silicon Image

    •  MaCOM Ireland  

    •  Mellanox-Kotura

    •  Georgia Tech         

    •  Test Asia Equipments Pte Ltd

    •  Design Engineering Inc. (DEI)    

    •  Chip Test Solutions

    •  BSW Test Systems AG

    •  三安集成电路

    大学及科研机构

    • Birck Nanotechnology Center

    • University of Cincinnati

    • Penn State University

    • University of Surrey

    • 加州大学伯克利分校

    • National University of Singapore

    • Instituto de Microelectronica de Barcelona

    • University of California at Santa Barbara

    • Nanyang Technological University of Singapore

    • Air Force Research Lab

    • 中科院西安光机所

    合作研究机构

    • Agilent Technologies

    • Sharp

    • Altera Corporation

    • Silicon Frontline

    • A*Star Singapore

    • SimTech

    • CNES

    • Si-Ware Systems

    • ESA

    • Stanford University

    • Georgia Tech

    • ST Microelectronics

    • Maxim Integrated

    • Texas Instruments (National Semiconductor)

    • Nvidia

    • Thales

    • OnSemi

    • Thermal Engineering Associates

    • Package Science Services

    • University of California at Santa Cruz

    • Philips Electronics

    • Wavetek

    • Purdue University

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