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掃描電鏡在半導(dǎo)體失效分析中的應(yīng)用案例分享

 更新時(shí)間:2022-03-09 點(diǎn)擊量:1780

電子半導(dǎo)體材料是現(xiàn)代制造的基礎(chǔ),是推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新的關(guān)鍵,幾乎貫穿整個(gè)集成電路制造過(guò)程。電子器件在實(shí)際服役過(guò)程中,由于設(shè)計(jì)原因或器件與環(huán)境相互作用,性能或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,可能會(huì)出現(xiàn)性能下降或者破壞,需要對(duì)失效的原理、機(jī)理進(jìn)行明確并制定相應(yīng)的改善措施。

 

失效分析對(duì)于糾正設(shè)計(jì)和研發(fā)錯(cuò)誤、完善產(chǎn)品、提高產(chǎn)品良品率和可靠性有重要意義,飛納電鏡可以提供簡(jiǎn)單、高效、精確的電子半導(dǎo)體材料檢測(cè)方案,對(duì)于失效模式的確定有很大的幫助。

 

案例分享 1:刻蝕線路邊角微觀結(jié)構(gòu)檢查

 

線路邊角的平整性、潔凈度、缺陷、孔洞等會(huì)影響后續(xù)制程工藝,通過(guò)四分割 BSD 探頭的 Top 模式可以清晰呈現(xiàn)邊角的形貌。結(jié)合飛納電鏡優(yōu)中心傾斜樣品臺(tái),可以多角度地觀察到蝕刻邊角的平整性及銳利度,從而指導(dǎo)工藝的改進(jìn)。

 

優(yōu)中心.jpg

原始圖.png top模式.png

原始圖                                                           Top模式

傾斜角度.png 傾斜放大.png

傾斜角度                                                         傾斜放大

 

TOP 模式工作原理

 

飛納臺(tái)式掃描電鏡四分割背散射電子探測(cè)器,可給出樣品成分和形貌信息,為您提供兩種成像模式:

 

成分模式(Full mode):同時(shí)給出樣品表面形貌與成分信息,不同元素可由其對(duì)比度的不同加以分辨。

 

形貌模式(Topographical mode):在圖像中去除了成分不同所造成的差異,強(qiáng)化樣品的 3D 信息,使樣品表面的凹凸起伏等微觀結(jié)構(gòu)更加明晰。尤其適用于表面粗糙度和缺陷分析。

 

BSD.png  TOP.png

成分模式圖像(包含樣品成分與形貌信息)    形貌模式圖像(僅突出樣品表面形貌特征)

 

飛納臺(tái)式掃描電鏡可以快速地在這兩種成像模式間任意切換。

 

案例分享 2:Pad 表面缺陷和異物檢測(cè)

 

表面缺陷檢查.png

 

表面缺陷和異物是微觀結(jié)構(gòu)觀察的重要內(nèi)容,上圖中(A)~(D)是對(duì) Pad 表面焊接情況、表面缺陷的觀察。而且電子材料中許多時(shí)候需要對(duì)材料淺表層的狀態(tài)進(jìn)行觀察,Phenom SEM 可以快速地進(jìn)行電壓切換從而進(jìn)行不同深度表層狀態(tài)的分析,如案例(E)、(F)所示,分別為 5kV、15kV 加速電壓下觀察到的材料表面,可以觀察到*不同的表面狀態(tài)。

 

案例分享 3:電子器件異物及成分分析

 

在電子器件的生產(chǎn)中,往往由于原料不純、制程污染等原因引入一些雜質(zhì),這些異物對(duì)產(chǎn)品性能有很大影響,常會(huì)造成器件的失效。在分析的過(guò)程中,利用搭載 EDS 的掃描電鏡的形貌分析能力和元素分析能力,可以很好的找到異物,并對(duì)異物形態(tài)、成分、位置進(jìn)行確認(rèn),進(jìn)而幫助異物的溯源和工藝的改善。

 

異物eds.png

 

案例所示為鋁墊表面的異物分析,在光學(xué)顯微鏡下可以發(fā)現(xiàn)鋁墊表面存在的一些白點(diǎn),利用 Phenom 飛納電鏡的光鏡—電鏡聯(lián)動(dòng)功能,可以快速地進(jìn)行缺陷定位,再通過(guò) EDS-Mapping 進(jìn)行成分分析可以明顯地發(fā)現(xiàn)含 Cl、Ag 的異物,殘留的氯會(huì)導(dǎo)致打線的結(jié)合力變差而引起失效。 

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