聚焦离子束FIB在失效分析技术中的应用

时间：2020-01-05

什么是聚焦离子束FIB:
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系统用镓或铟作为离子源，在离子束流较小的情况下用作扫描离子显微镜，其原理与SEM类似。在离子束流较大的情况下，可局部去除和淀积靶材料，作芯片电路修改和局部剖切面。

聚焦式离子束系统利用静电透镜将Ca（镓）元素离子离子化成Ca+，并将离子束聚焦成非常小的尺寸，聚焦于材料的表面，根据不同的束流强度通入不同的辅助气体，对微电路进行加工、修复等，并可对三维纳米精度的物体进行制备加工。利用聚焦离子束产生大量的离子，通过溅射刻蚀或辅助气体溅射刻蚀制作剖面，剖面的深度和宽度可根据缺陷尺寸来确定。先用大束流条件刻蚀出阶梯剖面，该步往往需要10~15min才能完成。为了节省加工时间，在刻蚀过程中可以采用辅助气体增强刻蚀，以大大缩短加工时间。在大量材料被刻蚀掉以后，用适中的离子束流（250-500pa）对剖面进行精细加工，把表面清理干净。之后，在利用小束流（28pa）对剖面进行抛光加工。剖面抛光后，将试样倾斜52°，用FIB的较小束流对剖面进行扫描，用二次电子或二次离子成像来分析剖面缺陷。

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。分析失效电路的设计错误或制作缺陷、分析电路制作中低成品率的原因及研究和改进对电路制造过程的控制时，在怀疑有问题的器件位置制作一个阶梯式的剖面，以便对缺陷进行观察分析。


聚焦离子束FIB的特点:
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。


聚焦离子束FIB应用领域:
(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，较高精度可达5nm。
(2)  产品表面存在微纳米级缺陷，如异物、腐蚀、氧化等问题，需观察缺陷与基材的界面情况，利用FIB就可以准确定位切割，制备缺陷位置截面样品，再利用SEM观察界面情况。
(3)  微米级尺寸的样品，经过表面处理形成薄膜，需要观察薄膜的结构、与基材的结合程度，可利用FIB切割制样，再使用SEM观察。
(4)  FIB制备透射电镜**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**薄样品。

词条
词条说明
失效分析之解剖制样技术-芯片开封测试
解剖制样技术的意义？ X 射线透视技术、扫描声学显微术等无损失效分析技术只能解决有限的失效分析问题。对于大部分失效问题，必须采用解剖制样技术，实现芯片表面和内部的可视察性和可探测性。失效分析必须有选择地进行剥层分析，称为样品制备过程。以失效分析为目的的样品制备技术的主要步骤包括：打开封装、去钝化层。对于多层结构芯片来说，是需要去层间介质。但必须保留金属化层及金属化层正下方的介质，还需要保留硅材料
聚焦离子束FIB在失效分析技术中的应用
什么是聚焦离子束FIB: 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系统用镓或铟作为离子源，在离子束流较小的情况下用作扫描离子显微镜，其原理与SEM类似。在离子束流较大的情况下，可局部去除和淀积靶材料，作芯片电路修改和局部剖切面。聚焦式离子束系统利用静电透镜将Ca（镓）元素离子离子化成Ca+，并将离子束聚焦成非常小的尺寸，

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