具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种对芯片进行失效分析的装置。根据本发明的实施例，参考图1所示，该装置包括：红外金相显微镜10、显示器20、芯片载台30、电流源40、第一金属探针50、第二金属探针60、第一探针调节座70和第二探针调节座80。其中，红外金相显微镜10适于观测待测芯片90发射区的电致发光情况；显示器20与红外金相显微镜10相连，并适于显示红外金相显微镜10观测到的情况；芯片载台30适于盛放待测芯片90；电流源40适于输出直流电流并控制输出的直流电流的大小；第一金属探针50与电流源40的正极电连接；第二金属探针60与电流源40的负极电连接；第一探针调节座70适于调节第一金属探针50使第一金属探针50的探针尖与待测芯片90的P电极接触；第二探针调节座80适于调节第二金属探针60使第二金属探针60的探针尖与待测芯片90的N电极接触。该装置不仅结构简单，还可以给芯片注入一定的电流，通过电致发光情况精确判定待测芯片是否存在失效、待测芯片内部是否存在失效位置、失效位置的形状以及失效位置具体是位于芯片的内部还是表面，同时可以判定待测芯片失效的电性形态，能够大大提升对芯片进行失效分析的准确率和可靠性。

下面参考图1对本发明上述实施例的对芯片进行失效分析的装置进行详细描述。

根据本发明的实施例，发明人发现，可以向待测芯片中注入一定的电流，通过电致发光情况精确判定待测芯片是否存在失效并确认失效位置，当芯片表面或内部存在失效位置时，芯片发射区在电致发光时失效位置相对于其它发光区域会产生暗斑，且仅芯片表面和仅芯片内部均存在失效位置时，继续增加电流时二者的电致发光情况不同，当仅芯片表面存在失效位置时，即便继续增加电流，其失效位置的暗斑也不会消失；而若仅芯片内部存在失效位置，继续增加电流时其失效位置的暗斑会逐渐消失，这是由于继续增大电流后，芯片内部光子浓度变大导致暗斑被覆盖，而位于芯片表面的暗斑并不存在被光子覆盖的情况，由此可以有效解决现有检测设备无法确认芯片内部失效位置的问题。另外，发明人还发现，采用红外金相显微镜可以更灵敏的辨别芯片发射区发光区域的亮暗程度，确保能够有效捕捉到发光区域的暗斑，从而确认失效位置，而采用其它显微镜则难以捕捉到光斑的情况。具体地，可以将待测芯片放置在芯片载台上，通过调节探针调节座将第一金属探针的探针尖与待测芯片的PPAD（即P电极）充分接触，将第二金属探针的探针尖与待测芯片的NPAD（即N电极）充分接触，调节红外金相显微镜焦距至能清晰观测到待测芯片发射区表面，关闭显微镜光源，此时待测芯片在显微镜中为暗场环境，开启电流源，并从0μA开始以0.01~0.5μA中任意固定的值为间隔增加电流源的输出电流，直至观测显微镜的画面中能看到发射区有微亮光出现，此时通过观察暗斑位置即可以确认失效位置所在的区域，在确认待测芯片表面没有异常的前提下，产生有暗斑的位置即芯片内部的失效位置；进一步地，还可以预先利用红外金相显微镜观察待测芯片表面是否存在失效位置，并结合芯片发射区发光区域是否存在暗斑、暗斑所在位置和芯片表面失效位置是否一致以及继续增加电流后暗斑是否消失来确定所有的失效位置具体是位于芯片表面还是芯片内部以及失效位置的分布区域；此外，通过调节电流源输出电流的大小还可以判定待测芯片失效的电性形态。由此，能够大大提升对芯片进行失效分析的准确率和可靠性。需要说明的是，本发明中所述的“微亮光”是指向待测芯片中注入的电流刚好能够使芯片发射区产生的光子浓度能够被红外金相显微镜捕捉到时待测芯片发射区产生的亮光亮度。

根据本发明的一个具体实施例，固定好待测芯片90并使与电流源40输出端电连接的金属探针与待测芯片90的电极连接好，且对红外金相显微镜10调焦后，可以关闭红外金相显微镜10的光源，开启电流源并从0μA开始以固定的电流间隔逐级增加电流源的输出电流，直至通过显示器能够观察到待测芯片的发射区有微亮光出现：若发光区域不存在暗斑，则判定待测芯片发射区不存在失效位置；若发光区域存在暗斑，则判定待测芯片暗斑所在区域的表面和/或内部存在失效位置。

根据本发明的再一个具体实施例，固定好待测芯片90并使与电流源40输出端电连接的金属探针与待测芯片90的电极连接好，且对红外金相显微镜10调焦后，可以预先利用红外金相显微镜10和显示器20观测待测芯片表面是否存在异常：若待测芯片表面存在异常，则判定待测芯片表面存在失效位置；若待测芯片表面不存在异常，则判定待测芯片表面不存在失效位置；之后，关闭红外金相显微镜10的光源，开启电流源40并从0μA开始以固定的电流间隔逐级增加电流源的输出电流，直至通过显示器能够观察到待测芯片的发射区有微亮光出现：若发光区域不存在暗斑，则说明待测芯片发射区不存在失效位置；若发光区域存在暗斑，且待测芯片表面不存在异常或暗斑所在区域与芯片表面的异常位置不一致，则判定待测芯片内部存在有失效位置；若发光区域存在暗斑，且待测芯片表面存在异常位置，同时暗斑所在区域与异常位置一致，可以继续以固定的电流间隔逐级增加电流源的输出电流，观察暗斑区域是否变亮，若暗斑区域变亮，则判定待测芯片异常位置所在区域的表面和内部均存在失效位置；若暗斑区域未变亮，则判定仅待测芯片异常位置所在区域的表面存在失效位置。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中待测芯片90的类型并不受特别限制，只要具有电致发光效应即可，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，待测芯片90可以为晶粒或封装管，发明人发现，一片芯片上可能包括多个具有相同构造和相同功能的晶粒，每个晶粒经包装后都可以制成微型电子器件，如VCSEL器件，每个芯片所能制造出的微型电子器件的数量是很可观的，若因制造疏忽等原因产生缺陷，往住会波及成百成千个产品，因此，对单个晶粒或VCSEL器件进行失效分析即可见微知著，及时发现生产或制备过程中可能产生的缺陷或改进点，为设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题提供依据和方向，对寻求改进措施，避免失效发生和提升产品质量及可靠性、减少成本损失具有十分重要的意义。而针对封装后的芯片，无需进行拆卸也能实现对芯片进行失效分析，操作更加便捷。再例如，待测芯片可以为具体为VCSEL器件，由此可以有效解决现有检测设备难以判定其发射腔内部结构是否具有失效位置以及位于其发射腔内部的失效位置分布区域难以确定的问题。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中第一金属探针50和第二金属探针60的材质和结构并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能够满足二者具有良好的导电性且与电流源及待测芯片形成的电流通路稳定即可，例如第一金属探针50和第二金属探针60可以分别独立地为合金弯针；优选地，第一金属探针50和第二金属探针60的材质可以相同，由此可以进一步提高电流通路的稳定性以及待测芯片电致发光效果的稳定性，从而能够进一步保证检测结果的准确性和可靠性。

根据本发明的又一个具体实施例，电流源40的电流分辨率可以不大于0.5μA，例如可以为0.01μA、0.02μA、0.05μA、0.1μA、0.2μA、0.3μA、0.4μA或0.5μA等，发明人发现，若电流源的电流分辨率越小，电流以固定值间隔递增时，该固定值的可选值也越小，测试效果也越灵敏，而若电流源的电流分辨率过大，电流以固定值间隔递增时的固定值也较大，会导致产生的光子浓度过大进而覆盖失效位置的暗斑，导致测试结果准确性和可靠性大大降低，本发明中选用具有上述电流分辨率的电流源可以保证检测结果的准确性和可靠性。优选地，电流源的电流分辨率可以为0.01~0.1μA，例如可以开启电流源并从0μA开始以0.1μA的电流间隔逐级增加电流源的输出电流直至通过显示器能够观察到待测芯片的发射区有微亮光出现，由此可以进一步提高检测的灵敏度，确保检测结果的准确性和可靠性更高。

根据本发明的又一个具体实施例，在对待测芯片90进行失效分析前，可以在待测芯片90的边缘形成定位标记，由此在通过显微镜和显示器观测芯片的异常或暗斑时，还可以根据定位标记来确认异常或暗斑精确位置，提高对失效位置定位的精准性。

综上所述，根据本发明上述实施例的对芯片进行失效分析的装置，既可以利用红外金相显微镜结合显示器来观察待测芯片表面是否存在失效位置，还可以进一步结合电流源通过观察待测芯片发射区在电流逐级递增过程中的电致发光情况来准确判定待测芯片内部和/或表面是否存在失效位置，同时还能精确判定失效位置具体位于芯片表面还是芯片内部。相对于现有技术，该装置至少具有以下优点：1、不仅结构简单，而且现象明显、灵敏度高，仅通过发光区域的亮暗程度即可判定待测芯片是否存在失效，同时还能根据电致发光情况精确判定失效位置具体位于待测芯片的表面还是内部，解决现有装置无法观测到芯片内部是否存在失效以及无法确认芯片内部失效位置的分布区域的问题；2、通过观测电致发光的形状，还可以清晰看到芯片失效位置的区域形状，失效位置在观测时发光区域为暗斑；3、通过调节电流源输出电流的大小，还可以判定待测芯片失效的电性形态；4、可以大大提升对芯片进行失效分析的准确率和可靠性。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种利用上述对芯片进行失效分析的装置对芯片进行失效分析的方法。根据本发明的实施例，参考图2所示，该方法包括：（1）将待测芯片置于芯片载台上并使其位于红外金相显微镜的观测区域内；（2）利用第一探针调节座使第一金属探针的探针尖与待测芯片的P电极接触，利用第二探针调节座使第二金属探针的探针尖与待测芯片的N电极接触；（3）调节红外金相显微镜的焦距，以便能清晰的观测到待测芯片发射区的表面；（4）关闭红外金相显微镜的光源，开启电流源并从0μA开始以固定的电流间隔逐级增加电流源的输出电流，通过显示器观察红外金相显微镜观测到的画面的亮暗情况来判定待测芯片的失效位置，其中，失效位置在观测时发光区域为暗斑。该方法不仅操作简单，而且现象明显、灵敏度高，还能解决现有工艺无法观测到芯片内部是否存在失效以及无法确认芯片内部失效位置的分布区域的问题，对芯片进行失效分析的准确率和可靠性较高。

根据本发明的一个具体实施例，在对待测芯片进行失效分析前，可以在待测芯片的边缘形成定位标记，由此在通过显微镜和显示器观测芯片的异常或暗斑时，还可以根据定位标记来确认异常或暗斑精确位置，提高对失效位置定位的精准性。进一步地，待测芯片的类型并不受特别限制，只要具有电致发光效应即可，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，待测芯片可以为晶粒或封装管，具体可以为VCSEL器件等。

根据本发明的再一个具体实施例，步骤（4）中，固定的电流间隔可以不大于0.5μA，优选可以为0.01~0.1μA，由此可以进一步提高检测的灵敏度。

根据本发明的又一个具体实施例，步骤（4）中，关闭红外金相显微镜的光源后，可以开启电流源并从0μA开始以固定的电流间隔（如0.1μA）逐级增加电流源的输出电流，直至通过显示器能够观察到待测芯片的发射区有微亮光出现：若发光区域不存在暗斑，则可以判定待测芯片发射区不存在失效位置；而若发光区域存在暗斑，则可以判定待测芯片暗斑所在区域的表面和/或内部存在失效位置。

根据本发明的又一个具体实施例，在实际操作过程中，还存在有无法确认暗斑位置的缺陷是表面缺陷还是内部缺陷的情况，此时可以进一步通过红外金相显微镜和显示器观测待测芯片表面是否存在异常和/或继续增加电流源的输出电流来观察暗斑亮度变化的方式来确认暗斑的具体分布位置。具体地，在进行步骤（4）之前可以进一步包括：利用红外金相显微镜和显示器观测待测芯片表面是否存在异常：若待测芯片表面存在异常，则判定待测芯片表面存在失效位置；若待测芯片表面不存在异常，则判定待测芯片表面不存在失效位置。在此前提下，进行步骤（4）时，关闭红外金相显微镜的光源后，开启电流源并从0μA开始以固定的电流间隔（如0.1μA）逐级增加电流源的输出电流，直至通过显示器能够观察到待测芯片的发射区有微亮光出现：若发光区域不存在暗斑，则判定待测芯片发射区不存在失效位置；若发光区域存在暗斑，且待测芯片表面不存在异常或暗斑所在区域与异常位置不一致，则判定暗斑所在区域的失效位置位于待测芯片内部；若发光区域存在暗斑，且待测芯片表面存在异常位置，同时暗斑所在区域与异常位置一致，继续以固定的电流间隔逐级增加电流源的输出电流，观察暗斑区域是否变亮，若暗斑区域变亮，则判定待测芯片异常位置所在区域的表面和内部均存在失效位置；若暗斑区域未变亮，则判定仅待测芯片异常位置所在区域的表面存在失效位置。由此可以精确确定芯片的失效位置的分布区域以及失效位置是在芯片表面还是芯片内部。

综上所述，本发明上述实施例的对芯片进行失效分析的方法既可以利用红外金相显微镜结合显示器来观察待测芯片表面是否存在失效位置，还可以进一步结合电流源通过观察待测芯片发射区在电流逐级递增过程中的电致发光情况来准确判定待测芯片内部和/或表面是否存在失效位置，同时还能精确判定失效位置具体位于芯片表面还是芯片内部。相对于现有技术，该方法至少具有以下优点：1、不仅操作简单，而且现象明显、灵敏度高，仅通过发光区域的亮暗程度即可判定待测芯片是否存在失效，同时还能根据电致发光情况精确判定失效位置具体位于待测芯片的表面还是内部，解决现有工艺无法观测到芯片内部是否存在失效以及无法确认芯片内部失效位置的分布区域的问题；2、通过观测电致发光的形状，还可以清晰看到芯片失效位置的区域形状，失效位置在观测时发光区域为暗斑；3、通过调节电流源输出电流的大小，还可以判定待测芯片失效的电性形态；4、可以大大提升对芯片进行失效分析的准确率和可靠性。需要说明的是，针对上述对芯片进行失效分析的装置所描述的特征及效果同样适用于该对芯片进行失效分析的方法，此处不再一一赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。