IC電性異常，四大工具InGaAs、OBIRCH、Thermal EMMI、QDm該選哪台找亮點?

在完成 IV-Curve 判讀後，下一步就是「選對工具」。每一款亮點定位工具都有極限，宜特科技EFA電性分析團隊根據多年的經驗，為您整理出最有效率的機台選用邏輯：

（一）漏電（Leakage）：先用 InGaAs分析

發現 IC 有漏電情形，我們多半會先用 InGaAs（砷化鎵銦微光顯微鏡） 分析。

1. 為什麼首選 InGaAs？
因為漏電多半發生在 Gate Oxide 擊穿或 PN 接面，電子與電洞複合時會釋放出微弱的光子（1100 nm 附近）。而InGaAs對微光的靈敏度極高，不僅能在極微小的微安培（μA）等級電流下抓到亮點；晶片正面佈滿金屬走線，漏電發出的光根本穿不透，只能把晶片從背面（Backside）研磨打薄，從底下的矽基板往上查找異常點。而InGaAs 的感測波長對矽（Si）基板穿透率極佳，，因此自然成為「漏電 ＋ 背面（Backside）定位」時無可取代的首選。

2. 何時改用其他機台？
遇到樣品無法 Decap、漏電電流過大導致熱效應遠大於發光，或屬於多層堆疊（Stacked Die），我們才會改用 Thermal EMMI (InSb) 或 OBIRCH (雷射光束電阻異常偵測)分析。
3. 宜特建議：
若樣品允許背面開蓋/背面研磨，建議「優先做 Backside InGaAs」，成功率且解析度較高；若為不可破壞的完整封裝，建議先以 Thermal EMMI 鎖定大致熱區，再搭配X-Ray確認異常熱源位置。
4. 案例示範：
施加偏壓下，晶片呈漏電異常。晶背研磨後進行 InGaAs 分析，感測器迅速捕捉到缺陷處電子-電洞複合釋放出的微弱光子，並精準呈現出數個藍色亮點（Hotspots），成功為後續的 FIB 切片與 TEM 物性分析（PFA）定位精確缺陷。

（二）高阻抗（High Resistance）：先用 OBIRCH分析

若IC 呈現高阻抗異常（如 Contact/Via 阻抗偏高、線路微裂），我們多半會先用 OBIRCH（雷射光束誘發阻值異常偵測） 分析。

1. 為什麼首選 OBIRCH？
高阻抗問題通常不會「發光」，InGaAs無法偵測到亮點。OBIRCH 利用 1300 nm 雷射加熱局部區域，引發高阻抗點（如 Void 空孔、冷焊、薄金屬）劇烈電阻與電流變化。是抓出 Via / Contact 高阻抗與 Metal Line 微裂的首選。

OBIRCH 可依據樣品結構彈性，支援正面與背面（Frontside / Backside）掃描。可直接對最上層的金屬線路或露出來的 Die 表面加熱照射；若正面遭密集金屬層遮蔽，亦可將矽基板打薄從背面照射。1300 nm 雷射對矽基板穿透力佳，能直接穿透矽層、精準加熱深層金屬缺陷。

2. 何時改用其他機台？
有時候遇到高阻抗點已經接近完全開路（Open, ΔI 極小），或是屬於先進封裝（如 CoWoS、RDL 層）無法接收到光學訊號的情形，若此時強行加大電壓強求訊號，極易將微小缺陷線路直接「熔斷」。
3. 宜特建議：
面對高阻抗，關鍵在於控制安全電流。建議工程師應先以 OBIRCH 進行低功率雷射掃描；若為先進封裝或多層內部走線高阻抗，則建議選用QDm（量子鑽石顯微鏡），透過磁場感測直接重繪電流路徑，較不受光學遮蔽與熱擴散干擾。
4. 案例示範：
在施加相同偏壓下，好品晶片（圖五左）可偵測到正常驅動亮點；壞品晶片（圖五右）僅有微小異常電流，顯示有阻抗過高狀態，電流無法通過之情形。經由 Backside OBIRCH 分析，壞品於圖五黃框區內之正常熱誘發訊號完全消失，後續可針對此區元件做Delayer分析，即可精確的定位異常缺陷。

（三）短路（Short）：先用 OBIRCH 或 Thermal EMMI (InSb)分析

如果發現 IC 呈現短路異常，我們多半會先用 OBIRCH 或 Thermal EMMI (InSb)分析 。
1. 為什麼首選OBIRCH 或 Thermal EMMI (InSb)？

(1)金屬層短路，首選 OBIRCH：
若短路發生在晶片內部金屬層（Metal Bridge）或氧化層針孔（Pinhole），雷射加熱會引發極顯著的電阻與電流變化（ΔI），OBIRCH 能提供極高的空間解析度，直接鎖定微米級的短路橋接點。
(2)大電流/大面積短路，首選 Thermal EMMI：
若短路電流較大，元件在極低電壓下就會產生明顯焦耳熱功率。Thermal EMMI (InSb)能夠直接偵測 3.0~5.0 μｍ 的熱輻射訊號，可免開蓋（Decap）直接對完整封裝或 PCB 進行快速掃描。

2. 何時改用其他機台？
遇到先進封裝（如 CoWoS、3D IC、HBM、RDL 層）內的埋藏式短路，OBIRCH的光學雷射無法穿透多層結構，而 Thermal EMMI (InSb)則會因大面積熱擴散（Thermal Spreading）導致影像一片模糊、無法精確鎖定 z 軸深度，這時我們就會改用 QDm（量子鑽石顯微鏡）分析。
3. 宜特建議：
裸 Die 樣品較小或電流短路(short)異常，優先使用OBIRCH；封裝或大電流短路(direct short)則先用 Thermal EMMI (InSb)粗略定位 ；若為先進封裝或多層金屬疊加區，建議直接採用QDm（量子鑽石顯微鏡），利用微觀磁場透視，無損重構 3D 電流路徑。
4. 案例示範：
施加相同偏壓下，壞品（圖七右）呈現短路異常。經由 Backside OBIRCH 分析，偵測到黃框區內為異常亮點，且看出疑似metal融燒現象。

不開蓋狀況下，壞品施加電壓後，經由Thermal EMMI (InSb)，偵測到黃框內為異常熱源，再配合X-ray疊圖確認異常處為封裝體或是die上，決定後續使用FA定位手法，減少選錯機台耗時分析。

圖九是一顆 BGA 封裝晶片，中間位置出現一個清晰的熱點（Hot Spot）。在完整封裝、不開蓋（Decap）的情況下，透過對異常 Pin 腳施加電壓偵測局部發熱，Thermal EMMI (InSb)敏銳地捕捉到熱輻射訊號。

圖十顯示驅動 IC 與面板連接處的走線或Bonding 發生微裂或微短路（Short），通電後產生熱功率。透過Thermal EMMI (InSb)鎖定熱源位置，再搭配 PCB X-ray 進行結構透視，實現「電性定位+ 物性驗證」的高效 FA 流程。

（四）開路（Open）：先用 OBIRCH分析

若發現 IC 呈現開路異常，我們多半會先用 OBIRCH來分析。
1. 為什麼Open分析最為棘手？
因為開路（Open）代表完全沒有電流通過可供感測，意味著「靠電流發光（InGaAs）」或「靠雷射誘發電流變化（OBIRCH）」的工具完全失效。
2. 如何解決Open問題？
建議客戶提供好壞品比對，偵測好品正常驅動的元件亮點處(normal turn on)，再比對壞品亮點處，觀察兩者差異性。
(1)方法一：施加高壓高頻訊號（RF / AC Bias）+ OBIRCH
透過施加高頻交流訊號，利用斷路點兩端的寄生電容（Parasitic Capacitance）產生微弱的充放電位移電流，進而引發局部微熱，再利用 OBIRCH 亮點結果比對差異。
(2)方法二：磁場透視重建（QDm 獨家優勢）
對於 2.5D/3D 先進封裝或 Bump/Bonding Wire 斷裂，QDm（量子鑽石顯微鏡） 能感測極微弱的磁場分布，工程師可透過電流在斷路點瞬間歸零的磁場邊界（Magnetic Field Boundary），精準視覺化找出「電流在哪裡中斷」。
3. 何時改用其他物性分析（PFA）技術？
當電性迴路完全無法通電、連高頻訊號都無法傳導時，EFA 亮點定位機台將達到極限。此時宜特會建議客戶轉用 X-Ray / 3D X-Ray (CT) 進行非破壞性結構透視，直接觀察打線（Bonding Wire）斷裂、Bump 脫焊或通孔（Via）斷裂位置。
4. 宜特建議：
遇到Open(開路)問題，切忌盲目加大 DC 直流電壓。應先確認是否能透過高頻/高壓觸發微弱訊號，並利用 QDm 感測磁場中斷點；若電性完全無反應，則應果斷搭配3D X-Ray進行結構照相，才是最節省時間與樣品成本的黃金路徑。
5. 案例示範：
針對異常 Pin 腳施加高壓或高頻交流訊號（AC Bias），利用斷路點（Open Spot）兩端產生的微弱寄生電容充放電位移，及電磁場變化量，偵測出異常斷點處。