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Nanoprobing在半導體器件失效分析(Failure Analysis,FA)中的應用

來源:上海溪拓科學儀器有限公司   2024年10月27日 15:59  

隨著集成電路(IC)元件尺寸的不斷縮小,基于掃描電子顯微鏡(SEM)的納米探針(Nanoprobing)已成為集成電路(IC)故障分析(FA)中廣泛地使用的一種技術,用于表征微芯片的性能,以及定位和分析缺陷的根本原因。

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Fig.1 Six probes in contact with a 14 nm sample

 

Nanoproing技術

在先進制程工藝產品(7nm5nm3nm),為了對單個晶體管的源極、漏極和柵極芯片特定位置的金屬節點和芯片內部的互連結構進行探測,就需要用到Nanoprobing技術。

 

簡單的來說,Nanoprobing需要納米級的機械手(Nano-manipulator),信號放大器和高分辨率的掃描電子顯微鏡SEM)。

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Fig.2德國Kleindiek Probe Workstation


納米級的機械手(Nano-manipulator

機械手可以將探針(Probe Tip)精確的定位到芯片樣品的ROIRegion of Interest)區域的特定位置,如單一晶體管的源極,漏極,特定結構位點,用于后續的電學性能表征。

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Fig.3 Three probes in contact with a 7 nm sample

 

納米機械手是由壓電陶瓷(piezoelectric ceramic)驅動,其分辨率是納米級的。

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Fig. 4 MM3E機械手,德國Kleindiek

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Fig.5 PS 8.8 Prober Shuttle, 德國Kleindiek

 

Nanoprobing的應用

1 電學性能表征

Nanoprobing可以對單一的晶體管,特定的金屬節點進行電學性能測試。通過機械手前端的極細探針,與電路形成良好的連接,同時通過屏蔽保護良好線纜提取微弱的探測信號,用于測量關鍵的電學指標。

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Fig.6 I-V curves from a transistor built in 7 nm technology

 

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Fig. 7 EBAC imaging on a 7 nm device 

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Fig. 8 EBIC, 3nm technology


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