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EBIRCH(电子束诱导电阻变化)分析方法简介

时间:2024-12-13      阅读:574

EBIRCH (Electron Beam Induced Resistance Change)

背景:

短路(short)故障的缺陷定位一直是现代先进纳米器件失效分析(FA)的一大挑战。近年来,电子束诱导电阻变化(EBIRCh)技术已被应用于故障分析。EBIRCH技术与基于 SEM 的纳米探测系统相结合,不仅可以直接对可疑桥接部位进行电学表征,还能以SEM分辨率直接精确定位缺陷位置。

Short故障是半导体器件中最常见的电气故障之一。发射显微镜(EMMI)或光束诱导电阻变化(OBIRCH)已被广泛用于short缺陷定位。它们有效地发现有缺陷的芯片区域或有问题的电路块。然而,由于分辨率的限制,这种基于光学的技术无法满足纳米级定位的要求,而且整个芯片级测试或PAD结构是缺一不可的。

如果需要探测IC内部特定Metal/Via和Poly/Contact结构,就需要EBIRCH(电子束诱导电阻变化), 可以对缺陷(defects)位置纳米级定(50nm)。

EBIRCH原理

EBIRCH 使用AC和DC模式监控两个探针之间的电阻变化。可对两个顶端施加额外的偏置电压,以使故障对电子束的电子注入敏感。故障响应的强度取决于其对电子束注入的敏感度。

通过两个纳米探针连接IC的PAD,Metal或者Via上,形成电流回路,同时给与直流偏置电压。当电子束探测样品时,材料或结构由于电子束照射产生电阻的变化,从而对应的电流变化。探针将这种微弱的信号通过放大器放大并成像。

EBIRCH可探测IC内部的各Metal层和Poly/Contact层,通过探测电流的变化,定位Short或者偏高阻抗的失效位点。

EBIRCH(电子束诱导电阻变化)分析方法简介



EBIRCH优势

针对缺陷的形貌,EBIRCH生成亮点较为集中,更有效于准确定位异常位置,亮点尺寸约小于 100nm2;而OBIRCH生成亮点则较为发散,亮点尺寸约大于 750nm2


与EBAC的区别

EBAC只能针对open类型的interconnect 的问题,侦测阻值需大于1MΩ,若遇高阻抗以至于direct short则需借助 EBIRCH。随着制程缩小,因阻抗造成的性能问题也随之增加,在能够定出问题线路的前提下,EBIRCH 便是非常有力的工具。

EBIRCH(电子束诱导电阻变化)分析方法简介


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