聚焦离子束在集成电路失效分析中的应用和实例分析

摘要

集成电路在研制，生产，和使用中都会发生失效，通过失效分析工作可以帮助集成电路设计人员找到设计上的缺陷，工艺参数的不匹配；同时也帮助集成电路制造过程中找到生产线上的缺陷，帮助生产线上快速提升制程量率；随着集成电路复杂度的不断增加，用于硅片调试和失效分析的方法将扮演越来越关键的角色。 一项失效分析工作能否完成，最终要看能否找出器件结构上的缺陷。面对高集成度和亚微米线宽，聚焦离子束（FIB）已经成为一种越来越重要的设备。 本文介绍了失效分析工作的主要内容和聚焦离子束系统，并且主要讨论了聚焦离子束在失效分析工作中的各种应用，比如缺陷点的定位、缺陷剖面的制备、透射式电子显微镜（TEM）样品的制备等等。并且引用实际的失效分析案例来详细说明了这些应用是如何实现的。 在讨论这些FIB 在失效分析中的常规应用的同时，本文还讨论了以下两个新的应用。 第一个问题是对于金属线/通孔梳状结构这种新的可靠性测试结构，常规的使用“光致阻值改变显微镜”（OBIRCH）的方法无法进行准确定位。因此灵活的运用FIB,将离子束刻蚀和被动电位对比度（PVC）方法相结合成为了解决这个难题的唯一途径。 第二个问题是对于表面缺陷的分析，在使用FIB 制备TEM 样品过程中，传统的离子束辅助化学气相沉积（IACVD）铂保护层的方法不能对样品提供足够的保护，而使用电子束辅助化学气相沉积（EACVD）铂保护层的方法却能确保样品的表面不被FIB 制备TEM 试样时的离子束扫描所破坏。