電性故障分析

奈米探針量測 Nano Probing

 

隨著IC先進製程進入奈米的尺度,單位面積的電晶體密度也隨之提高,如何在奈米尺度下精準地定位失效點成為一件極具挑戰性的課題。

其中,最新的技術以具有高空間解度的原子力顯微鏡為基礎的奈米探針是不可或缺的量測工具,利用原子力顯微鏡輕觸模式(tapping mode)成像,得到清晰且高解析度的表面形貌圖,再以觸碰模式(contact mode)量測單一電晶體的電性特性,可避免電子束電荷積聚現象導致的量測不準確或電性特性偏移。應用在單一電晶體的電性量測上,最小的製程技術可達10奈米,提供全方位的電性量測服務。

奈米探針為非破壞性的電性量測,免除樣品遭到破壞無法進一步分析的問題。配合高靈敏的pico-current 影像,可將IC電路失效位置與狀況清楚的表現出來。掃描電容顯微鏡(Scanning Capacitance Microscopy, SCM)可觀察二維摻雜影像,藉以分辨N型區域與P型區域,對因摻雜異常分布導致的故障可有效分析。

技術規格/能力:

  1. 可量測至 10 奈米製程
  2. 八組探測針頭
  3. 鎢探針頭 (曲率半徑約15~35 nm)
  4. 低接觸阻抗 < 30 ohm
  5. 200微米範圍中可以準確找到目標元件
  6. 超低偏移率 (~ 1 nm)
  7. 氮氣(N2)腔體裝置可防止樣品氧化


特色:

  1. 高空間解析度 (橫向解析度約10 nm)
  2. 無電子束(e-beam)影響
  3. 有觸碰(contact)模式與輕觸(tapping)模式二種
  4. 施力回饋 ,可控制施力大小
  5. Pico-current靈敏度5 pA
  6. 掃描電容顯微鏡功能 (Scanning capacitance microscopy)

 



圖-1 (a) OM image of 8 probes ; (b) Tapping mode AFM image
 
藉由pico-current的功能,特定電路的電流路徑可以清楚地呈現出來
圖-2 (a) OM image of ROI ; (b) AFM image of ROI ; (c) Pico-current image
 
利用pico-current與SCM可以將有失效的位置清楚地呈現出來,以利於下一步的分析。紅色圓圈與黑色橢圓分別標示出失效位置。圖片由DCG Multiprobe提供。
圖-3 (a) Pico-current ; (b) SCM
 
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