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扫描电镜在半导体失效分析中的应用案例分享

 发布时间:2022-03-09 点击量:450

电子半导体材料是现代制造的基础,是推动集成电路产业发展创新的关键,几乎贯穿整个集成电路制造过程。电子器件在实际服役过程中,由于设计原因或器件与环境相互作用,性能或结构发生变化,可能会出现性能下降或者破坏,需要对失效的原理、机理进行明确并制定相应的改善措施。

 

失效分析对于纠正设计和研发错误、完善产品、提高产品良品率和可靠性有重要意义,飞纳电镜可以提供简单、高效、精确的电子半导体材料检测方案,对于失效模式的确定有很大的帮助。

 

案例分享 1:刻蚀线路边角微观结构检查

 

线路边角的平整性、洁净度、缺陷、孔洞等会影响后续制程工艺,通过四分割 BSD 探头的 Top 模式可以清晰呈现边角的形貌。结合飞纳电镜优中心倾斜样品台,可以多角度地观察到蚀刻边角的平整性及锐利度,从而指导工艺的改进。

 

优中心.jpg

原始图.png top模式.png

原始图                                                           Top模式

倾斜角度.png 倾斜放大.png

倾斜角度                                                         倾斜放大

 

TOP 模式工作原理

 

飞纳台式扫描电镜四分割背散射电子探测器,可给出样品成分和形貌信息,为您提供两种成像模式:

 

成分模式(Full mode):同时给出样品表面形貌与成分信息,不同元素可由其对比度的不同加以分辨。

 

形貌模式(Topographical mode):在图像中去除了成分不同所造成的差异,强化样品的 3D 信息,使样品表面的凹凸起伏等微观结构更加明晰。尤其适用于表面粗糙度和缺陷分析。

 

BSD.png  TOP.png

成分模式图像(包含样品成分与形貌信息)    形貌模式图像(仅突出样品表面形貌特征)

 

飞纳台式扫描电镜可以快速地在这两种成像模式间任意切换。

 

案例分享 2:Pad 表面缺陷和异物检测

 

表面缺陷检查.png

 

表面缺陷和异物是微观结构观察的重要内容,上图中(A)~(D)是对 Pad 表面焊接情况、表面缺陷的观察。而且电子材料中许多时候需要对材料浅表层的状态进行观察,Phenom SEM 可以快速地进行电压切换从而进行不同深度表层状态的分析,如案例(E)、(F)所示,分别为 5kV、15kV 加速电压下观察到的材料表面,可以观察到完全不同的表面状态。

 

案例分享 3:电子器件异物及成分分析

 

在电子器件的生产中,往往由于原料不纯、制程污染等原因引入一些杂质,这些异物对产品性能有很大影响,常会造成器件的失效。在分析的过程中,利用搭载 EDS 的扫描电镜的形貌分析能力和元素分析能力,可以很好的找到异物,并对异物形态、成分、位置进行确认,进而帮助异物的溯源和工艺的改善。

 

异物eds.png

 

案例所示为铝垫表面的异物分析,在光学显微镜下可以发现铝垫表面存在的一些白点,利用 Phenom 飞纳电镜的光镜—电镜联动功能,可以快速地进行缺陷定位,再通过 EDS-Mapping 进行成分分析可以明显地发现含 Cl、Ag 的异物,残留的氯会导致打线的结合力变差而引起失效。 

传真:

邮箱:info@phenom-china.com

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