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AFM-based Nano-probing

技術原理

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,以具有高空間解度的原子力顯微鏡 (AFM) 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。

 

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。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。

 

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)

 

 

 

機台種類

 


 圖1 (a) OM image of 8 probes ; (b) Tapping mode AFM image


 圖2 (a) Pico-current ; (b) SCM

 

利用 pico-current 與 SCM 可以將特定電路的電流路徑清楚地呈現出來,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) OM image of ROI ; (b) AFM image of ROI ; (c) Pico-current image

 

 

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