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FIB线路修补

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DB P-FIB

技术原理

双束聚焦离子电浆显微镜(Dual Beam Plasma FIB, 以下称P-FIB)采用氙离子(Xe+)做为离子源,拥有快速的蚀刻速率,比传统的Ga+ FIB要快上20倍,因此适合应用在大范围的结构上,以较快的时间完成观察定点截面的要求,这是传统Ga+ FIB 所不能达成的。

 

另外 P-FIB 也配备了电子枪,在削切截面的过程中,可同时以 SEM 方式观察削切的情形,及时判断缺陷的变化。

 

P-FIB 的应用除了结构的基本观察以外,更可使用在热点或非破坏分析(NDA)之后的分析检测上,比如以thermal emission microscopy、OM、3D x-ray 或SAT 观察到异常之后,便可利用P-FIB 在异常处做截面上的确认,使得P-FIB 在封装与晶片的失效分析上逐渐广泛的运用。

 

 

 

 

机台种类

闳康科技引进了两款 P-FIB,分别属于 FEI 与 TESCAN,其特点如下:

  • Beam current 1.5pA~1.3uA
  • Landing Voltage – 2KV ~ 30KV
  • Ion beam resolution at coincident point, <25nm @ 30 kV using preferred statistical method
  • High-throughput large-area automation
  • Cutting area can reach 500um wide and 500um deep
  • Extremely fast and precise cross sectioning and material removal

 

图-1 (a) FEI P-FIB  (b) TESCAN P-FIB

 

 

 

 

 

分析应用

为加速分析的结果,P-FIB主要应用于下述产品或结构:

  • 5D/3D ICs
  • TSV
  • C4 bump/interposer/u-bump
  • Bond PAD/1st Bond/2nd Bond
  • Solder bump/BGA ball
  • Chip backside
  • MEMS
  • Assembly/PCB

 

图-2 观察 bond pad 与打线

 

 

 

图-3 以channel contrast 观察 solder bump

 

 

 

图-4 CSP 封装的 BGA ball 的观察

 

 

 

图-5 C4 bump 截面观察

 

 

 

图-6 TSV 截面观察

 

 

 

 

TESCAN P-FIB特殊功能

透过探针接收由电子束打到样品所产生的电流讯号可得到左下EBIC影像。

藉由影像颜色分布判断产品失效位置,蓝点即为 particle或defects。

 

图-7 (a)EBIC影像;(b)SE影像

 

 

BSE (back scattered electrons) detector对不同材质的样品可以有较强烈的对比。

图-8 (a)SE影像;(b)BSE影像 

 

 

Special Detectors:CL. 上图为石材在CL detector中显示的影像,在使用高加速电压(约15-20 KV)下可分辨不同材料分布与位置。

图-9 (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 时须另外安装一特殊aperture减低散射电子对detector造成的伤害,可以观看生物样品(应用在Cooling stage)。

图-10 

 

 

Cooling Stage须在低真空模式下使用(仅SEM可用),每次使用必须换上Cooling stage。

温度可控制在-50 – 70度C, 升降温度速度: ~ 30度C/min。

低真空模式下可使水蒸气保留在腔体中(须设定在-30度C以上),因此可观察样品变化或结晶过程。

图-11

 

 

Special Detectors:SI. 使用 SI detector 可使影像对比深浅更明显,增加影像立体感。

图-12 (a)SE影像;(b)SI影像

 

 

Rocking stage可全自动旋转 stage 角度,省下许多时间之外,刀痕消除效果相对手动更佳。

图-13 (a)手动调整角度Polishing;(b) 使用Rocking stage

 

 

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