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Nanoprobing在半导体器件失效分析(Failure Analysis,FA)中的应用

时间:2024-10-27      阅读:329

随着集成电路(IC)元件尺寸的不断缩小,基于扫描电子显微镜(SEM)的纳米探针(Nanoprobing)已成为集成电路(IC)故障分析(FA)中广泛地使用的一种技术,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技术

在先进制程工艺产品(7nm5nm3nm),为了对单个晶体管的源极、漏极和栅极芯片特定位置的金属节点和芯片内部的互连结构进行探测,就需要用到Nanoprobing技术。

 

简单的来说,Nanoprobing需要纳米级的机械手(Nano-manipulator),信号放大器和高分辨率的扫描电子显微镜SEM)。

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Fig.2德国Kleindiek Probe Workstation


纳米级的机械手(Nano-manipulator

机械手可以将探针(Probe Tip)精确的定位到芯片样品的ROIRegion of Interest)区域的特定位置,如单一晶体管的源极,漏极,特定结构位点,用于后续的电学性能表征。

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

 

纳米机械手是由压电陶瓷(piezoelectric ceramic)驱动,其分辨率是纳米级的。

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Fig. 4 MM3E机械手,德国Kleindiek

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Fig.5 PS 8.8 Prober Shuttle, 德国Kleindiek

 

Nanoprobing的应用

1 电学性能表征

Nanoprobing可以对单一的晶体管,特定的金属节点进行电学性能测试。通过机械手前端的极细探针,与电路形成良好的连接,同时通过屏蔽保护良好线缆提取微弱的探测信号,用于测量关键的电学指标。

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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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