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          掃描電鏡在半導體失效分析中的應用案例分享

           更新時間:2022-03-09 點擊量:2089

          電子半導體材料是現代制造的基礎,是推動集成電路產業發展創新的關鍵,幾乎貫穿整個集成電路制造過程。電子器件在實際服役過程中,由于設計原因或器件與環境相互作用,性能或結構發生變化,可能會出現性能下降或者破壞,需要對失效的原理、機理進行明確并制定相應的改善措施。

           

          失效分析對于糾正設計和研發錯誤、完善產品、提高產品良品率和可靠性有重要意義,飛納電鏡可以提供簡單、高效、精確的電子半導體材料檢測方案,對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構檢查

           

          線路邊角的平整性、潔凈度、缺陷、孔洞等會影響后續制程工藝,通過四分割 BSD 探頭的 Top 模式可以清晰呈現邊角的形貌。結合飛納電鏡優中心傾斜樣品臺,可以多角度地觀察到蝕刻邊角的平整性及銳利度,從而指導工藝的改進。

           

          優中心.jpg

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          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

           

          飛納臺式掃描電鏡四分割背散射電子探測器,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):同時給出樣品表面形貌與成分信息,不同元素可由其對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,強化樣品的 3D 信息,使樣品表面的凹凸起伏等微觀結構更加明晰。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

           

          表面缺陷檢查.png

           

          表面缺陷和異物是微觀結構觀察的重要內容,上圖中(A)~(D)是對 Pad 表面焊接情況、表面缺陷的觀察。而且電子材料中許多時候需要對材料淺表層的狀態進行觀察,Phenom SEM 可以快速地進行電壓切換從而進行不同深度表層狀態的分析,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。

           

          案例分享 3:電子器件異物及成分分析

           

          在電子器件的生產中,往往由于原料不純、制程污染等原因引入一些雜質,這些異物對產品性能有很大影響,常會造成器件的失效。在分析的過程中,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,并對異物形態、成分、位置進行確認,進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,在光學顯微鏡下可以發現鋁墊表面存在的一些白點,利用 Phenom 飛納電鏡的光鏡—電鏡聯動功能,可以快速地進行缺陷定位,再通過 EDS-Mapping 進行成分分析可以明顯地發現含 Cl、Ag 的異物,殘留的氯會導致打線的結合力變差而引起失效。 

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