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z編嚴選2013十大好文

陸子鈞
・2014/01/01 ・3503字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 507 ・六年級
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2013-top10

截至2013/12/31 14:10為止,PanSci在2013年總共有1205則文章,要選出10則具代表意義的文章真的很難,而點閱數未擠進前幾名的文章也未必就不具有代表性。所以,z編我精選出十則文章並附註上選入的理由。也歡迎大家分享你推薦的n大PanSci年度好文。

今年可說是科青的一年,從3/30在科教館舉辦「開放吧!科學」看到新一代科學家對於科學傳播、科普的熱情。在往後的幾個月內,也有不少廣義的科學家在見到謬誤訊息或者公共議題,依據自己的專業發聲、說真話,提供大家一個可供參考與討論的觀點。依據這樣的公眾影響力,我選出下列十則文章。


1.

阿爸,我練成開頂神功了!

這篇黃揚名老師的文章,成為今年「指正的力量」的頭香。身分頗具爭議的巴登洛德法王,年初從公車廣告、報紙、雜誌撲天蓋地地廣告自己「成聖」的消息,而且還附上了據稱是腦部造影的照片佐證。原本宗教信仰不是科學家干預的範圍,不過既然都以腦部造影為證,勢必得經得起科學的考驗,於是黃老師就撰文討論像法王這樣的腦造影如何可能。

文章一出,還被公視新聞議題中心轉載,此舉引來了大批的信徒前往抗議,顯示這篇文章的確掀起了更大的影響力。


2.

鑑定鯨豚肉就像驗孕一樣簡單

這篇z編我去東華大學參加一年一度生態研討會的採訪。嘉義大學獸醫學系的楊瑋誠老師,設計出一款能快速檢驗鯨豚肉的試紙,取締非法補獵就能比以往更有效率。

其實對理工科的同學來說,很容易接觸到科學家、實驗室,有任何研究突破都能第一手掌握,也比其它背景的人更了解這項研究。如果有更多同學願意成為「校園科學特派員」,將身邊的科學新發現撰寫成大家都能容易讀懂的文章,那麼就能減少大家對科學的距離感,也是一種實踐科青使命的方式。


3.

切除闌尾炎,自己動手!?

這篇劉育志醫師與白映俞醫師的共同創作,不只題材精采,在人文史料之中也夾帶了科學資訊。其實這些資料都有管道能取得,只要掌握說故事的技巧,就能將這些知識介紹給大家認識,希望有更多科青也能嘗試編寫類似題材的文章,讓更多原本對科學不感興趣、但喜歡聽故事的讀者也能間接接收到科學資訊。

推薦另外兩則一樣精采的文章:〈勇敢傳說─自行剖腹產子的母親〉〈謀殺、盜墓、搶屍體〉;陳俊堯老師撰寫的〈兩百年前的達爾文與沙塵暴〉這篇也頗具人文味。


4.

高含氧水,是養生長壽的新選擇,還是另一個缺乏涵養的偽科學?

這篇是首位PanSci大滿貫(當過M.I.C.講者M.I.C.主持人、M.I.C.記錄、M.I.C.攝影志工、採訪編輯專欄作者……)得主廖英凱的文章,他發現市面上有些「高含氧水」的相關產品,對自然科學稍有了解的人,自然會對產品的宣稱感到好奇還有隨之而來的質疑。因此,廖英凱針對廠商的說詞提出了幾項疑點,並收集了相關的資料來解釋。

如同文末的那句話:「當商人提出任何看似科學的論述時,且讓我們用科學的精神驗證真偽,做出最好的選擇吧!」科青不只具有科學思辨的精神,也希望讓更多人也能具備這樣的思維,於是有了這篇文章。


5.

熊貓瀕危是因為繁殖力差嗎?

自從巨蟹座的萌熊圓仔出生之後,舉國歡騰,幾乎每天都能博得媒體版面,動物園還特別開了直播時段,上演熊貓版的「楚門秀」(The Truman Show)。幾位學者認為,當初以教育的名義引進熊貓,但是圓仔出生後卻沒有藉此機會向民眾傳達生態保育的觀念。因此,PanSci從圓仔的祖籍-中國大陸轉載了幾篇原裝進口、深度談論熊貓的科學文章,希望大家能在被圓仔萌倒之餘,更認識熊貓還有保育生物學。

相關的系列文章:〈熊牙利!熊貓兇猛!〉〈為什麼要保護熊貓〉〈6個關於熊貓瀕危的真假傳言〉〈熊貓瀕危是因為繁殖力差嗎?〉


6.

素顏 V.S. 狂犬病病毒-你在乎的是動物權還是米格魯?

其實這篇單獨存在的話並不會上榜。今年夏天,在台灣沉寂半世紀的狂犬病突然爆發,為了要測試鼬獾身上的狂犬病病毒是否會感染犬隻,所以防疫單位決定要以14隻米格魯測試病毒的感染力。這項決定一出,引發許多愛狗人士反對,所以我寫了這篇文章希望引起動物實驗的相關討論。

在同一時期,朱家安海苔熊也分別從哲學和心理學的角度撰寫了〈不吃你的狗狗好夥伴〉〈可愛的條件:為什麼你放不下米格魯?〉討論這個現象。期待未來有更多科青能夠從不同角度出發,帶給大家針對一個議題理性討論的素材。


7.

「北極熊活活餓死事件」:你看見的可能不是全部

就在熱得誇張的八月天,一張北極熊乾屍的照片,再度引起大家對全球暖化議題的重視。雖然看似是好事,但科學實在不能容忍扭曲事實,於是P編整理了國際上其它專家對這則新聞的評論,寫了這篇

類似的新聞事件還有〈片面的「調查」報導無法解決台灣的人猴衝突〉〈裘莉切乳只為錢?相信之前請先用用理智〉


8.

寶傑,你說說看鈉有多恐怖?

某一集談話節目中,寶傑在節目現場利用醃青江菜(據說原本要醃蘿蔔),示範了鈉對生物細胞脫水的作用。結果話題一轉,居然以鈉粒在水中快速氧化引起爆炸的短片,解釋鈉會使人體細胞炸裂。

這種明顯搞混鈉離子與鈉金屬的錯誤,加上節目長期以來給人的印象;俗話說:「認真就輸了」,大部分的科學人看了節目就只是噴飯,無心提出認真的指正。不過科學月刊編輯委員、長庚大學通識中心的邱韻如老師卻認真寫了這篇文章,希望能藉著話題的熱潮,介紹相關的科學觀念。

「民眾常因對一些科學名詞的不瞭解而導致無謂的恐懼,因此媒體的責任應該試幫助民眾瞭解與認清這些科學名詞,而不是嘩眾取寵」,當媒體還沒有善盡這項責任的時候,科青們就該挺身而出,不要認為「認真就輸了」。


9.

握手的神奇力量

這篇入選的原因不是題材,而是文章背後的故事。這是高雄醫學大學心理學系蔡宇哲老師開的一堂課,修課的同學必須具備基礎心理專業知識,而且還得從收集資料、翻譯、編輯來練習科學寫作技巧。而課堂上的作業不只是作業,在老師與編輯潤飾之後,必須刊登到PanSci上,讓更多讀者認識心理學的知識。

同學們非常用心,所以這些作業也引起其它媒體注意,所以多有被轉載,甚至後來還被收錄進《不腦殘科學》中出版。你看看,修什麼課可以成為暢銷書 (?) 作者(之一)?希望未來有更多老師願意指導學生往科學傳播的路上前進。


10.

當在美國哈密瓜吃死了人

今年台灣經歷了幾場食安風暴,每場都在恐慌中收場。這篇提到的事件發生在2011年,當時美國出現被細菌感染的毒哈密瓜,也有人吃了之後喪命。但是美國政府的處理妥當,沒有引起太大的恐慌,完整的資訊也讓媒體沒有操弄民眾情緒的空間,所以危機就在冷靜的氣氛中解決了。這樣的例子在食安問題層出不窮的台灣或者中國來看,很不可思議,但確實也值得我們借鏡。

順便也介紹〈下一個林杰樑?〉一文,在林杰樑醫師過世之後,我們該如何面對食安議題。

 

以上是10則z編認為2013年具代表性的文章。還有幾則也很想推薦,在文末偷渡一下:

文章難易度
陸子鈞
294 篇文章 ・ 4 位粉絲
Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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寵物過敏原有很多種,避免飲食過敏困擾,可選擇單一/特殊肉種寵物飼料
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/06/06 ・2173字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 新萃 Nutri Source 委託,泛科學企劃執行。

你有發現家裡的狗狗經常舔自己四肢,或是身上出現不明紅疹?當心這可能是過敏反應。寵物和人類一樣,也會有過敏反應,過敏可依照「來源」分為三種:吸入性過敏、接觸性過敏和食物性過敏。

寵物的過敏源有哪些?

不管是哪一種過敏反應,在人的身上都比較容易發現和排除。但狗狗的過敏卻很難處理,如果是接觸性或吸入性過敏,即使你把家裡打掃得很乾淨,還是無法排除帶狗出去散步時可能接觸到的環境過敏原。因此,對飼主來說,最容易控制的是食物性過敏。

食物性過敏是怎麼發生的呢?其實,「食物過敏」這個詞並不太準確。正確的臨床醫學用詞是「食物不良反應」(Adverse Food Reaction, 簡稱AFR)(Jackson, H. , 2009),指的是吃下食物後身體產生各種不良反應。並進一步分為食物過敏(Food Allergy)和食物不耐受(Food Intolerances)兩種。

如果你看過動漫作品《工作細胞》,你就會知道過敏其實只是免疫系統對特定成分產生的過度反應,因此全名為「過分敏感」;而食物不耐受則並非免疫性反應,而是消化系統無法代謝或對該生物體有毒,例如狗不能吃洋蔥或巧克力,否則會致死等等。

由於寵物沒有選擇權,只能吃飼主提供的食物,如果飼料中恰好有會造成牠 AFR 的成分,就可能產生各種症狀。除了腸胃發炎和拉肚子外,最明顯的外在症狀就是皮膚問題,包括搔癢、脫毛和紅疹等。後者容易被誤判為皮膚性疾病,讓許多飼主狂跑獸醫院的同時,獸醫也難以對症下藥。

雖然曾有研究透過讓醫師用血液或唾液是否檢測出 IgE 抗體來判斷狗是否過敏(Ermel, R et al.,1997),但最新的研究卻發現,無論使用無論血清的 IgE 抗原或是唾液裡的 IgM 或 IgA 抗原都無法有效檢測出狗狗的過敏來源(Udraite Vovk Let al., 2019 & Lam ATH et al., 2019),甚至會造成偽陽性誤判。因此,目前學界公認唯一能識別食物過敏原的方法就是「食物排除法」(Food Elimination Method)。

以食物排除法,找出毛孩的食物過敏原!

食物排除法的原理相當簡單粗暴,類似我們過去在學校做的實驗一樣,抓出「控制組與對照組」。首先,將狗狗的食物換成牠沒吃過、單一來源且易消化的高蛋白質或水解蛋白質;同時嚴格限制牠對其他食物接觸,包括其他人餵食或路上亂吃等可能性都要注意,此為「對照組」,如此持續 8~12 週,觀察皮膚是否有改善。如果確實有改善,那就證明了確實是 AFR 而非皮膚病。

下一步我們可以進行「食物挑戰」,在每餐食物中逐一嘗試可能的過敏原(例如常見的牛肉、雞蛋等),有如「控制組」,等到症狀又出現,就可以確認哪種食物成分是過敏原,未來就可以在飼料中排除,讓狗狗健康快樂地成長。

這個方法需要飼主的大力配合和耐心紀錄,不僅要在漫長的試驗期,更需要在控制期一一排除所有不可能之後,才能找到答案。而其中最困難的部分,也是實驗的基礎可能是第一步:「提供狗狗牠從未吃過,且肉品單一的蛋白質」,這點對多數飼主來說幾乎是不可能的任務,因為大部分的寵物飼料成分都很複雜。不要說狗狗了,搞不好你連自己沒吃過什麼恐怕都不知道。

飼料成分多而雜,可選單一肉種飼料降低過敏。

那該怎麼進行食物排除法呢?別擔心,沒有找不到的肉品,只有勇敢的狗狗。市面上已經有了針對過敏狗狗的低敏飼料,新萃推出了一系列低敏肉,包含單一肉種的袋鼠肉、鹿肉以及野豬等相比牛豬羊等較不容易取得的肉類,是進行食物排除法第一步測試的首選。

此外,新萃牌無論哪種飼料都有美國專利 Good 4 Life® 奧特奇專利保健元素,能促進飼料中的營養都被狗狗完整吸收。不僅過敏的狗狗能吃,有消化不良症的狗狗也適用。

新萃商品選擇的是單一/特殊肉種的成分,低敏感肉品讓寵物吃了更安心。

參考資料

  1. Thus for the purpose of this discussion, although the term food allergy is used throughout, it should be recognized that this term is a presumptive clinical diagnosis and adverse food reaction is a more accurate term for these canine cases. – Consensus
  2. Jackson, H. (2009). Food allergy in dogs – clinical signs and diagnosis.. Companion Animal Practice.
  3. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease – PubMed (nih.gov)
  4. Lam ATH, Johnson LN, Heinze CR. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease. J Am Vet Med Assoc. 2019 Oct 1;255(7):812-816. doi: 10.2460/javma.255.7.812. PMID: 31517577.
  5. Direct mucosal challenge with food extracts confirmed the clinical and immunologic evidence of food allergy in these immunized dogs and suggests the usefulness of the atopic dog as a model for food allergy. – Consensus
  6. Ermel, R., Kock, M., Griffey, S., Reinhart, G., & Frick, O. (1997). The atopic dog: a model for food allergy.. Laboratory animal science.
  7. https://www.moreson.com.tw/moreson/blog-detail/furkid-knowledge/pet-knowledge/dog-food-allergen-TOP10/
  8. 狗狗因為食物過敏而搔癢不舒服,為什麼做「過敏原檢測」沒什麼用?
  9. 【獸醫診間小教室】狗狗皮膚搔癢難改善?小心食物過敏! – 汪喵星球 (dogcatstar.com)
  10. 寵物知識+/毛孩對什麼食物過敏?獸醫:驗血完全不準!診斷法只有一個 | 動物星球 | 生活 | 聯合新聞網 (udn.com)
  11. Is there a gold-standard test for adverse food reactions? – Veterinary Practice News
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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透過飛沫傳染,病程快、致死率高!——慎防流行性腦脊髓膜炎
careonline_96
・2023/06/06 ・1994字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「流行性腦脊髓膜炎一開始症狀不明顯,不容易診斷,但進展快速,相當致命!」林口長庚紀念醫院新生兒科主任江明洲醫師說。

流行性腦脊髓膜炎主要是由腦膜炎雙球菌所造成,江明洲醫師指出,腦膜炎雙球菌可透過飛沫傳染,如果鼻咽腔帶有腦膜炎雙球菌,即便沒有發病,還是有傳染的風險,在一般族群中大概有 10% 的人屬於無症狀的帶菌者,而在青少年可能有接近四分之一的帶原率。

流行性腦脊髓膜炎發病時不容易辨識,不容易早期診斷,但病情又進展很快。江明洲醫師說,流行性腦脊髓膜炎主要發生在孩童,超過三分之一是發生在小於 4 歲,尤其是小於 1 歲的小朋友。

除了嬰幼兒之外,如果是免疫系統有問題、持續性補體缺損、脾臟功能缺乏、脾臟切除的患者,也是流行性腦脊髓膜炎的高風險族群。江明洲醫師說,由於青少年的帶原率較高,因此居住較為密集的宿舍、軍營、監獄,也有較高的機會出現感染。過去有研究指出,抽菸或吸二手菸也有較高的風險。

流行性腦脊髓膜炎的致死率很高,江明洲醫師說,整體來講大概是 8% 至 15% 的死亡率,如果沒有妥善治療,大概有 50% 的死亡率。

腦膜炎雙球菌是革蘭氏陰性雙球菌,根據細菌外面的莢膜可以分成至少 13 個血清群,其中 6 種血清群(A、B、C、W、X、Y)較容易造成流行。江明洲醫師說,在台灣的流行性腦脊髓膜炎以 B 型較常見,大概有 80% 是由 B 型所導致。

流行性腦脊髓膜炎剛開始的症狀不明顯,可能出現一些感冒的症狀,發燒、噁心、嘔吐等,江明洲醫師說,小於 1 歲的小朋友,會有嗜睡的狀況,不容易立刻察覺。腦膜炎雙球菌造成的流行性腦脊髓膜炎,在年紀大一點的小朋友或成人,就會有很明顯的劇烈頭痛,甚至脖子僵硬,嚴重時會意識不清。

流行性腦脊髓膜炎的病程進展很快,可能導致腦膜炎、敗血症、敗血性休克,而容易造成死亡。雖然一開始症狀不明顯,但可能在一天之內便進展到腦膜炎、敗血症、休克、死亡。

即便經過治療,有些患者除了中樞神經感染嚴重,還可能造成四肢循環不良,而導致截肢。江明洲醫師說,幸運存活下來的患者可能有神經學後遺症,如智能障礙、聽力損傷等。

流行性腦脊髓膜炎的治療在於盡快確定診斷,並給予適當的抗生素。江明洲醫師說,因為可能出現敗血症、意識昏迷,所以還需要各種支持性療法的介入。

預防流行性腦脊髓膜炎,重點提醒

因為無症狀帶原者相當多,可能透過飛沫散布腦膜炎雙球菌。江明洲醫師說,大家一定要養成良好衛生習慣,勤洗手、戴口罩、避開人潮都能減少接觸病原的機會,最重要的是目前已有疫苗可以預防流行性腦脊髓膜炎。

「面對明顯咳嗽、流鼻水的患者,我們會盡量保持距離。」江明洲醫師說,「但是對於無症狀帶菌者,接種疫苗還是較有效的方式。」

流行性腦脊髓膜炎之高風險族群如人類免疫缺乏病毒感染者、持續性補體缺損、脾臟功能缺損等患者應和醫師討論,接種流行性腦脊髓膜炎疫苗。

若要前往流行性腦脊髓膜炎高風險地區旅遊,應提早向醫師諮詢並接種疫苗,接種疫苗後約 7 至 10 天可以產生保護力。

貼心小提醒

腦膜炎雙球菌造成的流行性腦脊髓膜炎,是個非常致命的疾病,江明洲醫師說,初期症狀不明顯,很容易忽略且不容易診斷,但病程進展非常快,會在短時間內演變成腦膜炎、敗血症、敗血性休克等嚴重併發症,死亡率很高。即便經過適當的治療,大概有五分之一的感染者可能會有嚴重的後遺症。

因為無症狀帶原者很多,發病時不容易辨識、病程進展快速,又可能出現嚴重後遺症,所以一定要小心防範。江明洲醫師說,1 歲以下嬰幼兒、青少年及老年人是流行性腦脊髓膜炎好發的年齡層,目前較有效防範的方式,是接種流行性腦脊髓膜炎疫苗,以降低感染風險!

careonline_96
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數位攝影搖身一變黑科技,CIS 成長無止盡,遇上異常該如何 DEBUG?
宜特科技_96
・2023/06/05 ・4124字 ・閱讀時間約 8 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
一個女子用手機在進行自拍
圖/宜特科技

從小時候的底片相機,發展到數位相機,如今手機就能拍出許多高清又漂亮的照片,你知道都是多虧了 CIS 晶片嗎?

本文轉載自宜特小學堂〈CIS晶片遇到異常 求助無門怎麼辦〉,如果您對半導體產業新知有興趣,歡迎按下右邊的追蹤,就不會錯過宜特科技的最新文章!

CIS 晶片又稱 CMOS 影像感測器(CMOS Image Sensor),最早是在 1963 年由美國一家半導體公司發明出來的積體電路設計,隨著時代進步,廣泛應用在數位攝影的感光元件中。而人們對攝影鏡頭解析度需求不斷增加,渴望拍出更精美的畫質。

CIS 已從早期數十萬像素,一路朝億級像素邁進,有賴於摩爾定律(Moore’s Law)在半導體微縮製程地演進,使得訊號處理能力顯著提升。如今的 CIS 已經不僅適用於消費型電子產品,在醫療檢測、安防監控領域等應用廣泛,近幾年智慧電車興起,先進駕駛輔助系統(ADAS, Advanced Driver. Assistance Systems)已成為新車的安全標配,未來車用 CIS 的市場更是潛力無窮。

然而,越精密、越高階的 CIS 晶片由於結構比較薄,加上特殊的 3D 堆疊結構,使得研發難度大大提升,當遇到異常(Defect)現象時,想透過分析找出故障的真因也更為困難了。

本文將帶大家認識三大晶片架構,並以案例說明當 CIS 晶片遇到異常,到底我們可以利用那些工具或手法,成功 DEBUG?

一、認識 CIS 三大晶片架構

現今 CIS 晶片架構,可概分為三大類,(一)前照式(Front Side illumination,簡稱FSI);(二)背照式 (Back Side illumination,簡稱 BSI);(三)堆疊式 CIS(Stacked CIS)

(一)前照式(FSI)CIS

為使 CIS 晶片能符合半導體製程導入量產,最初期的 CIS 晶片為前照式 (Front Side illumination,簡稱 FSI) CIS;其感光路徑係透過晶片表面進行收光,不過,前照式 CIS 在效能上的最大致命傷為感光路徑會因晶片的感光元件上方金屬層干擾,而造成光感應敏度衰減。

(二)背照式(BSI)CIS

為使 CIS 晶片能有較佳的光感應敏度,背照式(Back Side illumination ,簡稱 BSI)CIS 技術應運而生。此類型產品的感光路徑,係由薄化至數微米後晶片背面進行收光,藉此大幅提升光感應能力。

而 BSI CIS 的前段製程與 FSI CIS 類似,主要差別在於後段晶片對接與薄化製程。BSI CIS 的製程是在如同 FSI CIS 一般製程後,會將該 CIS 晶片正面與 Carrier wafer 對接。對接後的晶片再針對 CIS 晶片背面進行 Backside grinding 製程至數微米厚度以再增進收光效率,即完成 BSI CIS。

(三)堆疊式(Stacked)CIS

隨著智慧型手機等消費電子應用的蓬勃發展,人們對於拍攝影像的影像處理功能需求也大幅增加,使製作成本更親民與晶片效能更能有效提升,利用晶圓級堆疊技術,將較成熟製程製作的光感測元件(Sensor Chip)晶片,與由先進製程製作、能提供更強大計算能力的特殊應用 IC(Application Specific Integrated Circuit,簡稱 ASIC)晶片、或是再進一步與記憶體(DRAM)晶片進行晶圓級堆疊後,便可製作出兼具高效能與成本效益的堆疊式 CIS(Stacked CIS)晶片(圖一),也是目前最主流的晶片結構。

堆疊式(Stacked) CIS晶片示意圖
《圖一》堆疊式(Stacked)CIS 晶片示意圖。圖/宜特科技

二、如何找堆疊式(Stacked)CIS 晶片的異常點(Defect)呢?

介紹完三大類 CIS 架構,我們就來進入本文重點:「如何找到堆疊式(Stacked)CIS 晶片的異常點(Defect)?」

由於這類型的 CIS 晶片結構相對複雜,在進行破壞性分析前,需透過電路專家電路分析或熱點(Hot Spot)故障分析,鎖定目標、縮小範圍在 Stacked CIS 晶片中的其一晶片後,針對可疑的失效點/失效層,進行該 CIS 樣品破壞性分析,方可有效地呈現失效點的失效狀態以進行進一步的預防修正措施。

接著,我們將分享宜特故障分析實驗室,是如何(一)利用電性熱點定位;(二)移除非鎖定目標之晶粒(Die),並針對鎖定目標晶粒(Die)逐層分析;(三)電性量測分析;(四)超音波顯微鏡(SAT)分析等四大分析手法交互應用,進行 Stacked CIS 晶片進行故障分析,順利找到異常點(Defect)。

(一)透過電性熱點定位找故障點(Hot Spot)

當CIS晶片具有高阻值(High Resistance)、短路(Short)、漏電(Leakage)或是功能失效(Function Failure)等電性失效時,可依據不同的電性失效模式,經由直流通電或上測試板通電,並透過選擇適合的電性故障分析(EFA, Electrical Failure Analysis)工具來進行電性定位分析。

設備OBIRCHThermal EMMIInGaAs
偵測目標電晶體/金屬層金屬層/封裝/印刷電路板電晶體/金屬層
失效模式漏電/短路/高阻值漏電/短路/高阻值漏電/短路/開路
各設備適合使用的選擇時機

包括雷射光束電阻異常偵測(Optical Beam Induced Resistance Change,簡稱 OBIRCH)熱輻射異常偵測顯微鏡(Thermal EMMI)(圖二)、砷化鎵銦微光顯微鏡(InGaAs),藉由故障點定位設備找出可能的異常熱點(Hot Spot)位置,以利後續的物性故障(PFA, Physical Failure Analysis)分析。

透過Thermal EMMI找到電性失效的故障點位置
《圖二》透過 Thermal EMMI 找到電性失效的故障點位置。圖/宜特科技

(二)移除非鎖定目標之晶粒,並針對鎖定目標晶粒逐層分析

接著,依照上述電性分析縮小可能的異常範圍至光感測元件晶片、ASIC 或記憶體晶片區後,根據 Stacked CIS 晶片堆疊的結構特性,需先將其一側的矽基材移除,方可進行逐層去除(Layer by layer),或層層檢查。

再者,透過特殊分析手法,移除不需保留的晶粒結構,進而露出目標晶粒之最上層金屬層(圖三)。接著,透過逐層去除(Layer by layer),最終在金屬層第一層(Metal 1)找到燒毀現象的異常點(defect) (圖四)。

搭配特殊手法,將CIS待測樣品不需保留之晶粒部分,完整移除
《圖三》搭配特殊手法,將 CIS 待測樣品不需保留之晶粒部分,完整移除。圖/宜特科技
對照Hot Spot分析範圍,進行鎖定目標晶粒進行逐層去除,發現燒毀現象
《圖四》對照Hot Spot分析範圍,進行鎖定目標晶粒進行逐層去除,發現燒毀現象。圖/宜特科技

(三)電性量測分析:導電性原子力顯微鏡(C-AFM, Conductive Atomic Force Microscopy)與奈米探針系統(Nano-prober)的應用

當逐層去除(Layer by Layer)過程當中,除利用電子顯微鏡(SEM) 於故障點區域進行 VC(Voltage Contrast)的電性確認與金屬導線型態觀察外,亦可搭配導電原子力顯微鏡(Conductive Atomic Force Microscopy,簡稱C-AFM)快速掃描該異常區域,以獲得該區域電流分布圖(Current map)(圖五),並量測該接點對矽基板(Si Substrate)的電性表現,進而確認該區域是否有漏電 / 開路等電性異常問題。

C-AFM異常分析結果圖
《圖五 (左)》C-AFM 異常分析結果圖。圖五 (左): 外加正電壓 (+1V) 時的 Current map 異常電性發生;
《圖五 (右)》外加負電壓 (-1V) 時的 Current map 異常電性發生 (黃圈處)。圖/宜特科技

在完成C-AFM分析後,若有相關疑似異常路徑需要進一步進行電性量測與定位,可使用奈米探針電性量測(Nano-Prober)進行更精準的異常點定位分析,包括電子束感應電流(EBIC , Electron Beam Induced Current)、電子束吸收電流(EBAC, Electron Beam Absorbed Current)、與電子束感應阻抗偵測(EBIRCH , Electron Beam Induced Resistance Change)等定位法。而Nano-Prober亦可針對電晶體進行電性量測,如Vt、 IdVg、IdVd等基本參數獲取(圖六)。

當透過上述分析手法精準找到異常點後,亦可再透過雙束聚焦離子束(Dual-beam FIB,簡稱DB-FIB)或是穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy,簡稱TEM)來對異常點進行結構確認,以釐清失效原因(圖七)。

EBIC分析結果圖
《圖六》EBIC分析結果圖。圖/宜特科技
TEM分析結果圖
《圖七》TEM分析結果圖。圖/宜特科技

(四)超音波顯微鏡(Scanning Acoustic Tomography,簡稱SAT)分析:於背照式(BSI)/堆疊式(Stacked)CIS晶圓對接製程的應用

超音波顯微鏡(SAT)

超音波顯微鏡(SAT)為藉由超音波於不同密度材料反射速率及回傳能量不同的特性來進行分析,當超音波遇到不同材料的接合介面時,訊號會部分反射及部分穿透,但當超音波遇到空氣(空隙)介面時,訊號則會 100% 反射,機台就會接收這些訊號組成影像。
超音波顯微鏡(SAT)原理圖
超音波顯微鏡(SAT)原理圖。圖/宜特科技

在背照式(BSI)與堆疊式(Stacked)CIS 製程中晶圓與晶圓對接(bonding)製程中,SAT 可作為偵測晶圓與晶圓之間接合不良造成存在空隙的重要利器(圖八)。

圖八: 透過超音波顯微鏡(SAT),找到晶圓與晶圓對接(bonding)之鍵合空隙位置
《圖八》透過超音波顯微鏡(SAT),找到晶圓與晶圓對接(bonding)之鍵合空隙位置。圖/宜特科技

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