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Nanoprobing在半導(dǎo)體器件失效分析(Failure Analysis,F(xiàn)A)中的應(yīng)用

來源:上海溪拓科學(xué)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(shù),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(shù)

在先進(jìn)制程工藝產(chǎn)品(7nm5nm,3nm),為了對單個(gè)晶體管的源極、漏極和柵極,芯片特定位置的金屬節(jié)點(diǎn)和芯片內(nèi)部的互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測,就需要用到Nanoprobing技術(shù)。

 

簡單的來說,Nanoprobing需要納米級的機(jī)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(jī)械手(Nano-manipulator

機(jī)械手可以將探針(Probe Tip)精確的定位到芯片樣品的ROIRegion of Interest)區(qū)域的特定位置,如單一晶體管的源極,漏極,特定結(jié)構(gòu)位點(diǎn),用于后續(xù)的電學(xué)性能表征。

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

 

納米機(jī)械手是由壓電陶瓷(piezoelectric ceramic)驅(qū)動(dòng),其分辨率是納米級的。

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Fig. 4 MM3E機(jī)械手,德國Kleindiek

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Fig.5 PS 8.8 Prober Shuttle, 德國Kleindiek

 

Nanoprobing的應(yīng)用

1 電學(xué)性能表征

Nanoprobing可以對單一的晶體管,特定的金屬節(jié)點(diǎn)進(jìn)行電學(xué)性能測試。通過機(jī)械手前端的極細(xì)探針,與電路形成良好的連接,同時(shí)通過屏蔽保護(hù)良好線纜提取微弱的探測信號,用于測量關(guān)鍵的電學(xué)指標(biāo)。

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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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