Nanoprobing在半导体器件失效分析(Failure Analysis,FA)中的应用
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。
Fig.1 Six probes in contact with a 14 nm sample
Nanoproing技术
在先进制程工艺产品(7nm,5nm,3nm),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)。
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ROI(Region 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。
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。
Fig. 4 MM3E机械手,德国Kleindiek
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。
Fig.6 I-V curves from a transistor built in 7 nm technology
Fig. 7 EBAC imaging on a 7 nm device
Fig. 8 EBIC, 3nm technology
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