（1）顯微紅外熱像分析技術(shù)
電子元器件的芯片在通電工作過程中會(huì)發(fā)熱。由于芯片各部位的電流強(qiáng)度不等，芯片表面的溫度不同，正常芯片表面應(yīng)有合理的溫度分布，這是由芯片的熱設(shè)計(jì)決定的。元器件熱設(shè)計(jì)不當(dāng)、材料缺陷、工藝差錯(cuò)等都會(huì)造成器件內(nèi)部溫度分布的異常。有時(shí)局部小區(qū)域溫度會(huì)比平均溫度高出很多（即熱點(diǎn)）。這些現(xiàn)象都會(huì)直接影響器件的性能和壽命。測量芯片表面的熱分布，發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)，糾正設(shè)計(jì)和工藝缺陷對提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性有重要意義。接觸式測溫，探頭不易改變探測點(diǎn)，難以獲得芯片表面溫度分布，并可能改變被測點(diǎn)的溫度而造成測量誤差。非接觸測溫可克服以上問題，紅外熱像儀正好能滿足這些要求。
（2）顯微紅外熱像儀的原理和結(jié)構(gòu)
紅外熱像儀的溫度測量的原理如下：被測物體發(fā)射的輻射能的強(qiáng)度峰值所對應(yīng)的波長與溫度有關(guān)。用紅外探頭逐點(diǎn)測量物體表面各單元發(fā)射的輻射能峰值的波長，通過計(jì)算機(jī)可換算成表面各點(diǎn)的溫度值。新型紅外熱像儀采用同時(shí)測量樣品表面各點(diǎn)溫度的方式來實(shí)現(xiàn)溫度分布的探測。
顯微紅外熱像儀利用顯微鏡技術(shù)將發(fā)自樣品表面各點(diǎn)的熱輻射（遠(yuǎn)紅外區(qū)）會(huì)聚至紅外焦平面陣列檢測器，并變換成多路電信號，再由顯示器形成偽彩色的圖像。根據(jù)圖象的顏色分布來顯示樣品表面各點(diǎn)的溫度分布。
由于采用同步探測，每幅圖象的成象時(shí)間縮短，可進(jìn)行動(dòng)態(tài)熱像測試。新型的顯微紅外熱像儀的測溫范圍是30～550℃，空間分辨率可達(dá)5μm，熱分辨率在75℃時(shí)為0.1℃，掃描一幅圖像的時(shí)間為1/50秒。
（3）顯微紅外熱像儀的應(yīng)用
顯微紅外熱像儀主要用于分析功率器件和混合集成電路。它可將芯片上熱分布顯示出來。根據(jù)熱分布的異常區(qū)或異常點(diǎn)，暴露不合理的設(shè)計(jì)和工藝缺陷。
（4）液晶熱點(diǎn)檢測技術(shù)
熱點(diǎn)檢測是一種有效的半導(dǎo)體器件失效分析手段。顯微紅外熱像儀來檢測熱點(diǎn)，由于空間分辨率不夠高，不能滿足單片集成電路失效定位的需要。
液晶是一種既具有液體的流動(dòng)性，又具有晶體各向異性的物質(zhì)。液晶有一特點(diǎn)，當(dāng)它受熱而溫度高于某一臨界溫度TC（相變溫度）時(shí)，就會(huì)變成各向同性的液體。利用液晶的這一特性，可以在正交偏振光下觀察液晶的相變點(diǎn)而檢測熱點(diǎn)。
液晶熱點(diǎn)檢測設(shè)備由三部分組成：a. 偏振顯微鏡（即安裝起偏器和檢偏器的金相顯微鏡）；b. 可調(diào)溫度的樣品臺；c. 樣品的電偏置和控制電路。
偏振顯微鏡提供正交偏振光的顯微觀察，顯微鏡的物鏡工作距離不能太短，應(yīng)能適合這種檢測，顯微鏡應(yīng)配有照相裝置或電視攝像裝置。
可調(diào)溫度樣品臺的溫度分辨率和穩(wěn)定性必須高于0.1℃以上，加熱臺與被測器件之間的熱傳遞良好，加熱臺最好用黃銅制成，并涂上導(dǎo)熱膠來改善加熱臺與被測器件之間的熱傳遞。
液晶熱點(diǎn)檢測每次大約需要10分鐘就能完成，是一種快速的分析方法。液晶熱點(diǎn)檢測的空間分辨率和熱分辨率高，現(xiàn)在已可做到空間分辨率1μm，能量分辨率3μW。因此在熱點(diǎn)檢測上，它比紅外熱像儀優(yōu)越。
利用液晶熱點(diǎn)檢測技術(shù)，可以確定管芯上的耗能區(qū)域，用于研究缺陷、雜質(zhì)和靜電放電引起的漏電通道，在晶體管結(jié)內(nèi)的不規(guī)則電流分布，CMOS電路的閂鎖區(qū)域等。
（5）光輻射顯微分析技術(shù)
半導(dǎo)體器件中許多類型的缺陷和損傷在特定的電應(yīng)力條件下會(huì)產(chǎn)生漏電，并伴隨載流子的躍遷而導(dǎo)致光輻射。這樣，對發(fā)光部位的定位就是對可能失效部位的定位。目前光輻射顯微分析技術(shù)可以探測到的缺陷和損傷類型有：漏電結(jié)、接觸尖峰、氧化缺陷、柵針孔、靜電放電（ESD）損傷、閂鎖效應(yīng)、熱載流子、飽和態(tài)晶體管以及開關(guān)態(tài)晶體管等。
需要指出的是，雖然半導(dǎo)體器件中的缺陷與光輻射現(xiàn)象有著密切的關(guān)系，但并不是完全對應(yīng)的關(guān)系。因?yàn)槠骷械妮椛溆袝r(shí)并非缺陷造成，而是由于人為設(shè)計(jì)或特定的電應(yīng)力條件產(chǎn)生的，如飽和態(tài)的晶體管、正偏二極管等。同樣，有些缺陷引起的失效雖然很顯著，但并不產(chǎn)生光輻射，如歐姆型短路等。還有些缺陷雖然產(chǎn)生輻射，但由于其在器件的深層或被上層物質(zhì)遮擋，因而無法探測。
探測前需打開器件的封裝。探測分兩步：首先在外部光源下對樣品的局部進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)碼照相；然后對這一局部施加偏置，并在不透光的屏蔽箱中進(jìn)行微光照相，這時(shí)唯一的光源來自樣品本身。最后兩像疊加。
光輻射顯微分析的關(guān)鍵技術(shù)是如何施加適當(dāng)?shù)碾姂?yīng)力條件。輻射是與電壓和電流強(qiáng)度有關(guān)的，只有選擇到合適的偏置條件，才能探測到缺陷并改變輻射強(qiáng)度，并能抑制一些虛假的輻射現(xiàn)象，如懸浮柵等。為提高探測的準(zhǔn)確性，有條件時(shí)應(yīng)對相應(yīng)的良品器件單元進(jìn)行對比探測，從而確定（失效單元的）輻射不是由于設(shè)計(jì)或測試設(shè)置產(chǎn)生的。 需要說明的是，一般的光輻射探測（不進(jìn)行光譜分析）只是對器件和集成電路中可能的缺陷或損傷點(diǎn)進(jìn)行定位，并根據(jù)光輻射的探測結(jié)果大致確定失效模式，再進(jìn)一步還可采用諸如掃描電鏡等其他手段對失效點(diǎn)進(jìn)行分析。
總的來說，光輻射顯微技術(shù)是一種快速、簡便而有效的失效分析技術(shù)，可以探測到半導(dǎo)體器件中多種缺陷和機(jī)理引起的退化和失效，尤其在失效定位方面具有準(zhǔn)確、直觀和重復(fù)再現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。它無需專門制樣，也不用對樣品進(jìn)行剝離或?qū)κР课贿M(jìn)行隔離，因而對樣品沒有破壞性；不需要真空環(huán)境，可以方便地施加各種靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的電應(yīng)力等。這些都是其他一些分析技術(shù)（如形貌觀察、掃描電鏡的束感生技術(shù)、液晶檢測等）所無法替代的。目前探測水平已達(dá)到幾十pA/mm2，定位精度達(dá)1µm左右。九十年代后又開發(fā)了光譜分析功能，通過對輻射點(diǎn)特征光譜的分析來確定輻射的性質(zhì)和類型。
