芯片失效分析（FA）的作用是针对异常芯片（信号检测错误）进行失效点定位，并结合芯片的原始设计情况判断芯片失效的机理。做失效分析需要全面的知识，电子、工艺、结构、材料、理化等很多方面都会涉及到。

失效定位在不破坏样品或者部分破坏样品的情况下，定位出失效问题的物理位置。通常使用的分析方法包括X-ray, Thermal, CSAM, EMMI, OBIRCH, TDR等。

光束诱导电阻变化（OBIRCH）功能与微光显微镜（EMMI）常见集成在一个检测系统，合称PEM（Photo Emission Microscope），两者互为补充，能够很好的应对绝大多数失效模式。比如检测细微漏电，快速失效定位。

一、EMMI是在失效分析定位里最为常见的分析手段。通过测量样品加偏压所释放出来的光子来定位故障点。这个方法可以非常灵敏的测出微量光子，通过和背景图片重叠可以显现漏电的具体位置。

应用范围：
       侦测各种组件缺陷所产生的漏电等，闸极氧化层缺陷（Gate oxide defects）、静电放电破坏（ESD Failure）、在电路验证中产生闩锁效应（Latch Up）及漏电（Leakage）接面漏电（Junction Leakage）、顺向偏压（Forward Bias）及在饱和区域操作的晶体管，均可由EMMI定位，找热点（Hot Spot或找亮点）位置CMOS图像传感芯片及LED柔性液晶屏array区域的坏点或漏电区域的侦测LED类型的芯片晶体管横向电流分布不均漏电（Leakage）等等。
       1.检测芯片封装打线和芯片内部线路短路。
       2.晶体管和二极管的短路和漏电。
       3.TFT LCD面板&PCB/PCBA的金属线路缺陷和短路。
       4.PCB/PCBA上的部分失效元器件。
       5.介电层（Oxide）漏电。
       6.ESD闭锁效应。
       7.3D封装（Stacked Die）失效点的深度预估。
       8.芯片未开封的失效点的定位侦测（区分封装于Die）
       9.低阻抗短路（<10ohm）的问题分析常用于分析一些未开盖的样品测试，以及大型PCB上的金属线路及元器件的失效定位，金属层遮挡OBIRCH及INGAAS无法侦测的漏电（Leakage）、短路等情况也会使用其进行分析。

侦测得到亮点之情况：
会产生亮点的缺陷 - 漏电结（Junction Leakage）; 接触毛刺（Contact spiking）; （热电子效应）Hot electrons;闩锁效应（ Latch-Up）;氧化层漏电（ Gate oxide defects / Leakage（F-N current））;多晶硅晶须（Poly-silicon filaments）; 衬底损伤（Substrate damage）; （物理损伤）Mechanical damage等。
原来就会有的亮点 - Saturated/ Active bipolar transistors; -Saturated MOS/Dynamic CMOS; Forward biased diodes/Reverse;biased diodes（break down） 等。

侦测不到亮点之情况：
不会出现亮点的故障 - 欧姆接触;金属互联短路;表面反型层;硅导电通路等。
亮点被遮蔽之情况 - Buried Junctions及Leakage sites under metal，这种情况可以采用backside模式，但是只能探测近红外波段的发光，且需要减薄及抛光处理。

二、OBIRCH是先进制程里最有效的定位方法，通过用高度聚焦的激光扫描通过加电压芯片的表面，可以找到短路/开路的故障点。高度聚焦的激光会在聚焦的区域内造成局部温度上升。这样的温度变化会造成电阻的变化而导致外加电压或电流的变化。激光扫描的方法有两种激光波段1340nm和1064nm，可以适用于硅片和III-V族器件的正面和背面分析。

光诱导电阻变化（OBIRCH，Optical Beam Induced Resistance Change）

激光作用于半导体材料时，会产生两种效应，一种是热效应，另一种是光生载流子效应。如果激光波长的能量小于半导体能带，半导体仅仅发生热效应；当大于或接近半导体能带时，会产生热和光生载流子，且载流子占主导作用。光生载流子效应和热效应均能导致半导体电阻发生变化（分别称做光电导效应和热电导效应），或者产生电流（分别称为光生伏特效应和塞贝克效应，热电效应）。OBIRCH正是基于半导体的这种效应的新型高分辨率微观缺陷定位技术，该技术依托于背面光发射显微镜，可以在大范围内准确并迅速定位集成电路中的微小失效点，并通过后续的去层处理、电镜扫描和光学显微镜观察，对缺陷进行界定，找出失效机理并进行根因分析，因而在器件和集成电路失效分析中得到广泛应用。它具有迅速（只需通过一次成像就能检查复杂集成电路的发光）、通用（能与测试仪相连）、洁净（不需薄膜）、简单（与探针无相互作用，不会人为产生问题）、灵敏（漏电流可以小至uA量级）等优点。

OBIRCH能快速准确的进行IC中元件的短路、布线和通孔互联中的空洞、金属中的硅沉积等缺陷。其工作原理是利用激光束在恒定电压下的器件表面进行扫描，激光束部分能量转化为热能，如果金属互联线存在缺陷，缺陷处温度将无法迅速通过金属线传导散开，这将导致缺陷处温度累计升高，并进一步引起金属线电阻以及电流变化，通过变化区域与激光束扫描位置的对应，定位缺陷位置。OBIRCH模式具有高分辨能力，其测试精度可达nA级。

应用范围：

常用于芯片检测分析内部电阻异常及电路漏电路径分析。

1.可快速对电路中缺陷定位，金属线/Poly/Well短路（Metal Short/Metal Bridge）。

2.闸极氧化层漏电，金属导通孔/接触孔阻值异常任何有材质或厚度不一样的Short/Bridge/Leakage/High Resistance。

3.利用镭射激光穿透芯片背面晶背进行表面检查。

4.高级PCB上的金属走线失效缺陷的定位等的芯片失效情况。