Emission Microscopy (EMMI, 微光显微镜) 是一种基于光子发射探测原理，用于半导体失效分析的非破坏性检测技术。其核心原理是通过高灵敏度探测器（如深制冷CCD或InGaAs传感器）捕捉失效器件在通电状态下产生的微弱光子辐射信号，从而定位缺陷或异常区域。

图1：EMMI示意图

EMMI发光机制分两种：1、热辐射：ESD（静电放电）损伤可能导致局部短路或漏电，产生焦耳热，发出红外光；2、载流子复合发光：PN结反向击穿、栅氧击穿等失效会伴随电子-空穴对的复合发光（可见光或近红外光）。同时，EMMI的工作模式也分两种：1、静态模式：检测恒定偏置下的发光点（如漏电点）；2、动态模式：结合时域分析，捕捉瞬态发光信号（如ESD事件中的瞬间放电）。 

图2：EMMI结果：(a)失效样品；(b)良品

EMMI非破坏性检测的特性，使其成为先进制程（<7nm）失效分析的首选方法之一。主要适用于以下失效机理的定位与分析：1、ESD/EOS损伤：静电放电（ESD）或过电应力（EOS）导致的PN结击穿、栅氧损伤、金属熔融等。2、漏电失效：如PN结漏电、栅极漏电、闩锁效应（Latch-up）等。3、短路缺陷：金属桥接、多晶硅短路、层间介质击穿等。4、闩锁效应（Latch-up）：寄生SCR结构触发导致的异常电流路径。  

在ESD失效分析中，EMMI的主要作用包括：1. 失效点定位：ESD损伤通常伴随局部高电流密度，EMMI可快速定位热点（Hot Spot），如PN结反向击穿或栅氧击穿位置。2. 损伤模式判断：不同发光模式对应不同失效机理（如均匀发光可能为栅氧击穿，点状发光可能为金属熔融）。3. 动态ESD事件分析：结合TLP（传输线脉冲）测试，可观测ESD事件瞬态发光，分析ESD保护电路响应特性。

图3：底层金属互连失效

 a背面EMMI热点定位图像 bFIB检测搭配衬底与底层金属ESD击穿 

EMMI作为ESD失效分析的核心技术，具有快速、非破坏性的优势，尤其适用于发光类失效的定位。未来，结合AI、超分辨成像及多方法联用，EMMI将在先进半导体工艺的ESD可靠性分析中发挥更重要的作用。