芯片线路验证-FIB测试

于 2024-07-10 21:54:32 发布 33 阅读 0 评论

测试原理

聚焦离子束(FIB)技术类似于聚焦电子束技术,其主要不同是用离子源代替电子源,用离子光学系统代替电子光学系统。


FIB系统以镓或铟为离子源,在离子束流较小时作为扫描离子显微镜,其原理与之相似。当离子束流比较大时,可以对靶材料进行部分去除与淀积,作为芯片电路修改与部分剖切面。




聚焦式离子束技术是一种精密的微纳加工技术,它通过静电透镜系统将镓元素离子化为正离子,然后聚焦成细小的束流<,对材料表面进行精确加工。这项技术广泛应用于微电路的加工和修复,以及三维纳米结构的制备。

在加工过程中,首先使用高束流强度引入辅助气体进行刻蚀,以快速去除材料,这一步骤大约需要10到15分钟。为了提高效率,可以采用辅助气体增强刻蚀技术,这可以显著减少加工时间。

在材料被大量去除后,使用中等束流强度(250-500帕斯卡)进行剖面的精细加工,以清除表面杂质。随后,使用较小的束流(28帕斯卡)对剖面进行抛光处理,以获得光滑的表面。

最后,将样品倾斜52度,利用聚焦离子束的最小束流对轮廓进行扫描。通过二次电子或二次离子成像技术,可以对轮廓的微观缺陷进行详细分析。

这种技术的应用不仅限于材料加工,还包括对材料表面特性的深入研究,为材料科学和纳米技术的发展提供了强有力的工具。同时,为了对材料进行深入的失效分析及研究,金鉴实验室已具备Dual Beam FIB-SEM业务,包括透射电镜(TEM)样品制备,材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。

应用领域有哪些

聚焦离子束剖面制样技术可用于元器件失效分析、生产线工艺异常分析、IC 工艺监控(如光刻胶的切割)等。分析失效电路是否存在设计错误或者制作缺陷,分析造成电路制作低成品率原因以及研究改进电路制造过程控制等,并在疑似问题器件部位做出阶梯式剖面以观察和分析缺陷。

特点

FIB利用高强度聚焦离子束对材料进行纳米加工,配合扫描电镜(SEM)等高倍数电子显微镜实时观察,成为了纳米级分析、制造的主要方法。

目前已广泛应用于半导体集成电路修改、离子注入、切割和故障分析等。

应用介绍

1、在IC生产工艺中,发现微区电路蚀刻有错误,可利用FIB的切割,断开原来的电路,再使用定区域喷金,搭接到其他电路上,实现电路修改,最高精度可达5nm。

2、产品表面有异物,腐蚀和氧化等微纳米级缺陷需要对缺陷和基材之间的界面进行观测,使用FIB可对其进行精确定位切割并在缺陷处制备截面样品,然后通过SEM对其进行界面观测。

3、微米级大小试样,经表面处理后成膜,需观察其组织,与基材结合情况,可用FIB裁切制样后用SEM进行观测。

4、FIB制备透射电镜超薄样,利用FIB精确的定位性对样品进行减薄,可以制备出厚度100nm左右的超薄样品。

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