在半导体芯片的精密检测领域，微光显微镜与热红外显微镜如同两把功能各异的 “利剑”，各自凭借独特的技术原理与应用优势，在芯片质量管控与失效分析中发挥着不可替代的作用。二者虽同服务于芯片检测，但在逻辑与适用场景上的差异，使其成为互补而非替代的检测组合。从技术原理来看，两者的 “探测语言” 截然不同。

微光显微镜是 “光子的捕捉者”，其重心在于高灵敏度的光子传感器，能够捕捉芯片内部因电性能异常释放的微弱光信号 —— 这些信号可能来自 PN 结漏电时的电子跃迁，或是栅氧击穿瞬间的能量释放，波长多集中在可见光至近红外范围。

通过与光谱仪联用，可分析光子的光谱信息，为判断缺陷类型提供更多依据，增强分析的全面性。科研用微光显微镜仪器

随着器件尺寸的逐渐变小，MOS器件的沟道长度也逐渐变短。短沟道效应也愈发严重。短沟道效应会使得MOS管的漏结存在一个强电场，该电场会对载流子进行加速，同时赋予载流子一个动能，该载流子会造成中性的Si原子被极化，产生同样带有能量的电子与空穴对，这种电子与空穴被称为热载流子，反映在能带图中就是电位更高的电子和电位更低的空穴。一部分热载流子会在生成后立马复合，产生波长更短的荧光，另一部分在电场的作用下分离。电子进入栅氧层，影响阈值电压，空穴进入衬底，产生衬底电流。归因于短沟道效应能在MOS管的漏端能看到亮点，同样在反偏PN结处也能产生强场，也能观察到亮点。显微微光显微镜性价比处理 ESD 闭锁效应时，微光显微镜检测光子可判断其位置和程度，为研究机制、制定防护措施提供支持。

在微光显微镜（EMMI) 操作过程中，当对样品施加合适的电压时，其失效点会由于载流子加速散射或电子-空穴对复合效应而发射特定波长的光子。这些光子经过采集和图像处理后，可以形成一张信号图。随后，取消施加在样品上的电压，在未供电的状态下采集一张背景图。再通过将信号图与背景图进行叠加处理，就可以精确地定位发光点的位置，实现对失效点的精确定位。进一步地，为了提升定位的准确性，可采用多种图像处理技术进行优化。例如，通过滤波算法去除背景噪声，增强信号图的信噪比；利用边缘检测技术，突出显示发光点的边缘特征，从而提高定位精度。

相较于传统微光显微镜，InGaAs（铟镓砷）微光显微镜在检测先进制程组件微小尺寸组件的缺陷方面具有更高的适用性。其原因在于，较小尺寸的组件通常需要较低的操作电压，这导致热载子激发的光波长增长。InGaAs微光显微镜特别适合于检测先进制程产品中的亮点和热点（HotSpot）定位。InGaAs微光显微镜与传统EMMI在应用上具有相似性，但InGaAs微光显微镜在以下方面展现出优势：

1.侦测到缺陷所需时间为传统EMMI的1/5~1/10；

2.能够侦测到微弱电流及先进制程中的缺陷；

3.能够侦测到较轻微的MetalBridge缺陷；

4.针对芯片背面（Back-Side）的定位分析中，红外光对硅基板具有较高的穿透率。 我司设备面对闸极氧化层缺陷，微光显微镜可检测其漏电，助力及时解决相关问题，避免器件性能下降或失效。

半导体材料分为直接带隙半导体和间接带隙半导体，而Si是典型的直接带隙半导体，其禁带宽度为1.12eV。所以当电子与空穴复合时，电子会弹射出一个光子，该光子的能量为1.12eV，根据波粒二象性原理，该光子的波长为1100nm，属于红外光区。通俗的讲就是当载流子进行复合的时候就会产生1100nm的红外光。这也就是产生亮点的原因之一：载流子复合。所以正偏二极管的PN结处能看到亮点。如果MOS管产生latch-up现象，（体寄生三极管导通）也会观察到在衬底处产生荧光亮点。晶体管和二极管短路或漏电时，微光显微镜依其光子信号判断故障类型与位置，利于排查电路故障。国内微光显微镜设备

其内置的图像分析软件，可测量亮点尺寸与亮度，为量化评估缺陷严重程度提供数据。科研用微光显微镜仪器

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功能侧重的差异，让它们在芯片检测中各司其职。微光显微镜的 “专长” 是识别电致发光缺陷，对于逻辑芯片、存储芯片等高密度集成电路中常见的 PN 结漏电、栅氧击穿、互连缺陷等细微电性能问题，它能提供的位置信息，是芯片失效分析中定位 “电故障” 的工具。

例如，在 7nm 以下先进制程芯片的检测中，其高灵敏度可捕捉到单个晶体管异常产生的微弱信号，为工艺优化提供关键依据。

热红外显微镜则更关注 “热失控” 风险，在功率半导体、IGBT 等大功率器件的检测中表现突出。这类芯片工作时功耗较高，散热性能直接影响可靠性，短路、散热通道堵塞等问题会导致局部温度骤升，热红外显微镜能快速生成热分布图谱，直观呈现热点位置与温度梯度，帮助工程师判断散热设计缺陷或电路短路点。在汽车电子等对安全性要求极高的领域，这种对热异常的敏锐捕捉，是预防芯片失效引发安全事故的重要保障。

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