FIB線路修補

FIB線路修補

線路修補是IC設計業不可或缺且越來越重要的一項服務。迅速的回貨速度與高的施工良率是解決客戶IC設計實驗問題的關鍵。 閎康科技目前共有15台可以提供IC線路修補服務的單粒子束聚焦式離子束(Single Beam FIB, SB-FIB)顯微鏡,我們一天24小時,一星期七天的運作,提供客戶最即時的服務。保證24小時之內完成客戶的委託案件是閎康給客戶的承諾。

技術原理

FIB是利用金屬鎵(Ga, 原子序31)作為離子源。利用加在Extractor的負電場將鎵原子由針尖端牽引出,形成鎵離子束。離子束透過電透鏡聚焦,經過一連串變化孔徑 (Automatic Variable Aperture, AVA)可決定離子束的大小。最後離子束再經過第二次聚焦至試片表面。因為鎵原子位於週期表中間的位置,使用它來撞擊其它元素原子所造成的移除效果遠遠大於電子。因此,可以利用離子束對試片表面進行特定圖案的加工。


一般SB-FIB可以提供材料切割、沈積金屬、蝕刻金屬和選擇性蝕刻氧化層等功能,達到電路修補的需求。藉由氣體輔助蝕刻系統的幫助,不但可以提高不同材料的蝕刻選擇比與蝕刻速率,並可直接進行特定材料的沈積。目前閎康SB-FIB機台的輔助蝕刻氣體可應用於提高聚合物、金屬(Al & Cu)與氧化物的蝕刻率。而輔助沈積氣體的種類則有鉑 (Pt),鎢 (W) 與氧化矽 (TEOS)。


SB-FIB如果結合場發射式電子顯微鏡(即Dual Beam FIB, DB-FIB)即可進行即時橫截面觀測。閎康有業界最新FIB系統,可以滿足客戶做產品故障分析的多元需求,再搭配具有專業技術與經驗豐富的人員,提供您準確、精確、效率、有效的產品故障快速分析服務。

分析應用

雖然FIB與掃描式電子顯微鏡(SEM)和穿透式電子顯微鏡(TEM)被發明的時期相同,在1950年代以前,FIB都被使用在研究開發相關的領域,直到1993年才開始被使用在IC商品的失效分析應用上,尤其在科技工業上被大量應用在特定缺陷樣品位置的定點切割,用以提供SEM和TEM的樣品製備…等。此外SB-FIB配合氣體輔助蝕刻系統,更廣泛的應用在半導體積體電路的線路修補,節省大量產品偵錯和縮短更改光罩的時間。


閎康有多種FIB機台(SB/DB)可提供選擇,協助我們的客戶享受更有效率及有效的服務。為提供最好的服務品質及多樣化的服務項目,閎康每年持續投資購買許多最新的儀器設備,服務內容包含IC線路修補的金屬層切割,拉線和探針墊層(Probing Pad)的製作,無鉛製程中錫鬚的精密切割,錫鉛焊點可靠性失效橫截面故障分析,完整的銅製程橫截面結構觀察,以及提供許多更先進的IC製程技術的分析服務。

  1. 定點切割 (Precision Cutting)
  2. 穿透式電子顯微鏡試片製作 (TEM Sample Preparation)
  3. IC線路修補和佈局驗證 (IC Circuit Editing and Verification)
  4. 製程上異常觀察分析 (Abnormal Process Analysis)
  5. 晶相特性觀察分析 (Ion Channeling Contrast for Grain Morphology Observation)
  6. GDS自動導航線路定位 (Auto-Navigation to Designated Failure Address)
  7. 故障位置定位用被動電壓反差分析 (Passive Voltage Contrast Analysis for Fault Isolation)

機台種類

閎康科技提供多元化的SB-FIB電路修補與橫截面結構觀察分析服務,機台多達19台(含雙粒子束FIB),且不斷地再添購最新的高階機台,提供24小時全天候的分析服務。

閎康SB-FIB機台
閎康SB-FIB機台
圖-1 (a) FEI-201;(b) FEI-205
圖-2 (c) FEI-800;(d) Quanta-200
圖-3 (e) Vectra Vision;(f) FEI Helios 400S
圖-4 (g) FEI Nova 600;(h) Micrion 9500
圖-5 (i) Q3D FEG;(j) FEI 986
新機台簡介

(1) FEI V400ACE
閎康於2015年添購兩部最新的線路修補高階機台。最新的Column設計與蝕刻氣體的導入,可以應用在14/16 nm先進製程的線路修補上。除了GDS的定位軟體系統(Knights) 外,兩台機台更配備IR鏡頭,可以施作backside的線路修補。

(2) TESCAN pFIB
相較一般以鎵(31Ga)為離子源的DB-FIB,TESCAN Plasma FIB (pFIB)是以可以提昇雷射增益的氙(54Xe)為離子源。pFIB最大的離子束電流 (beam current)可以達到2 uA (一般Dual Beam FIB最大為60 nA),可以對試片進行大面積且快速的橫切面切除。機台同時裝配有特殊的Rocking stage,可自動修平大電流下快速切除所產生的刀痕,節省許多手動調整所需耗費的時間。搭配奈米探針 (Nano-manipulator),也可進行TEM試片製備。另外,配合奈米探針與電流放大器(current amplifier),樣品失效區域附近的線路可以利用EBIC (Electron beam induced current)來解析。

實際案例機台照片
圖-1 (a) FIB IC線路修改;(b) 無鉛製程中錫鬚(Sn Whisker)精密切割;(c) 錫鉛焊點(Pb-Sn Solder Ball)可靠性失效橫截面精密切割;(d) 銅製程切割高傾斜角度觀察橫截面結構
圖-2 (a) 完整的銅製程橫截面結構觀察;(b) FIB IC線路修改;(c) 金線接球下大面積的橫截面結構觀察;(d) 製程異常分析觀察
圖-3 (a) 晶粒分析觀察;(b) 橫截面結構觀察;(c) FIB IC線路修改;(d) 印刷電路板(PCB)內銅導線接孔的橫截面結構觀察
圖-4 (a) 無覆層的十字測試墊製作;(b) 大面積的橫截面結構觀察;(c) 電路修補後橫截面觀察
圖-5 TESCAN pFIB機台
TESCAN pFIB特殊功能
透過探針接收由電子束打到樣品所產生的電流訊號可得到左下EBIC影像。藉由影像顏色分佈判斷產品失效位置,藍點即為 particle或defects。
圖-6 (a) EBIC影像;(b)SE影像
BSE (back scattered electrons) detector對不同材質的樣品可以有較強烈的對比
圖-7 (a)SE影像;(b)BSE影像
Special Detectors: CL. 上圖為石材在CL detector中顯示的影像,在使用高加速電壓(約15-20 KV)下可分辨不同材料分布與位置。
圖-8 (a) CL影像;(b)SE影像
LVSTD (Low Vacuum Secondary TESCAN Detector): 低真空模式可操作在1-500 Pa.使用LVSTD 時須另外安裝一特殊aperture減低散射電子對detector造成的傷害,可以觀看生物樣品(應用在Cooling stage)。
圖-9 
Cooling Stage 須在低真空模式下使用(僅SEM可用),每次使用必須換上Cooling stage。溫度可控制在-50 – 70度C, 升降溫度速度: ~ 30度C/min。低真空模式下可使水蒸氣保留在腔體中(須設定在-30度C以上),因此可觀察樣品變化或結晶過程。
圖-10
Special Detectors: SI. 使用 SI detector 可使影像對比深淺更明顯, 增加影像立體感。
圖-11 (a) SE影像;(b)SI影像
Rocking stage可全自動旋轉 stage 角度,省下許多時間之外,刀痕消除效果相對手動更佳。
圖-12 (a) 手動調整角度Polishing;(b) 使用Rocking stage
接件窗口

張先生 CP Chang

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許課長 

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