Нанозондирование - Nanoprobing

Не путать с Нанозонд_ (устройство).

Нанозондирование метод извлечения устройства электрические параметры за счет использования вольфрамовых проволок нанометрового размера, используемых в основном в полупроводниковой промышленности. Определение характеристик отдельных устройств очень важно для инженеров и Интегральная схема дизайнеры во время начальной разработки продукта и отладки. Обычно используется в устройстве анализ отказов лаборатории, чтобы помочь с повышением урожайности, вопросами качества и надежности и возвратом клиентов. Имеющиеся в продаже системы нанозондирования интегрированы в вакуумные растровый электронный микроскоп (SEM) или атомно-силовой микроскоп (АСМ). Системы нанозондов, основанные на технологии АСМ, называются нанозондами Atomic Force (AFP).

Принципы и работа

Нанозонды на основе АСМ позволяют сканировать до восьми наконечников зондов для создания изображений топографии АСМ с высоким разрешением, а также изображений проводящей АСМ, сканирующей емкости и электростатической силовой микроскопии. Проводящий АСМ обеспечивает разрешение пико-ампер для выявления и локализации электрических сбоев, таких как короткое замыкание, обрыв, резистивные контакты и пути утечки, что позволяет точно позиционировать датчик для измерения тока и напряжения. Нанозанятия на основе АСМ обеспечивают локализацию дефектов устройства в нанометровом масштабе и точное определение характеристик транзисторного устройства без физического повреждения и электрического смещения, вызванного воздействием пучка электронов высокой энергии.

Изображение с небольшим увеличением восьми нанозондов, парящих над тестируемым устройством.
Изображение вольфрамовых нанозондов с большим увеличением попало на SRAM устройство.

Для нанозондов, основанных на SEM, сверхвысокое разрешение микроскопов, в которых размещена система нанозондов, позволяет оператору точно перемещать наконечники зонда, позволяя пользователю точно видеть, где они будут приземляться, в режиме реального времени. Существующие иглы для нанозондов или «наконечники зондов» имеют типичный радиус конечной точки от 5 до 35 нм.[1] Прекрасные подсказки позволяют получить доступ к отдельным контактам узлы современных ИС транзисторов. Перемещение наконечников зондов в нанозондах на основе SEM обычно контролируется точностью. пьезоэлектрический манипуляторы. Типичные системы включают от 2 до 8 манипуляторов датчиков с инструментами высокого класса, имеющими разрешение размещения лучше 5 нм по осям X, Y и Z, и предметный столик высокой точности для навигации по исследуемому образцу.

Применение и возможности для полупроводниковых приборов

Пример Id-Vd измерений транзистора NMOS. Графики также известны как «Семейство кривых». Могут быть извлечены важные параметры, такие как ток насыщения (Idsat) и ток утечки (Иофф).
Пример измерений Id-Vg транзистора NMOS. Графики также известны как «Кривые Vt», так как они часто используются для извлечения пороговое напряжение (Vt), который определяет приблизительное время включения транзистора и позволяет току течь через канал.

Общие методы нанозондов включают, но не ограничиваются:

  • Проводящая атомно-силовая микроскопия (CAFM) - доступна только в инструментах на основе АСМ
  • Сканирующая емкостная микроскопия (СКМ) - доступна только в инструментах на основе АСМ
  • Электростатическая силовая микроскопия (EFM) - доступна только в инструментах на основе AFM
  • ОКРУГ КОЛУМБИЯ транзистор определение характеристик (измерения Id-Vg и Id-Vd)[2][3]
  • Характеризуя SRAM битовые ячейки[4][5]
  • BEOL Измерения сопротивления металлов
  • Электронно-лучевая визуализация с поглощением тока (EBAC)[6][7] - доступно только в инструментах на основе SEM

Вызовы

Часто возникающие проблемы:

Рекомендации

  1. ^ Toh, S.L .; Tan, P.K .; Goh, Y.W .; Hendarto, E .; Cai, J. L .; Tan, H .; Wang, Q. F .; Deng, Q .; Lam, J .; Hsia, L.C .; Май, З. Х. (2008). «Углубленный электрический анализ для выявления механизмов отказа с помощью нанозондов». Транзакции IEEE о надежности устройств и материалов. 8 (2): 387. Дои:10.1109 / TDMR.2008.920300.
  2. ^ Фукуи, М .; Nara, Y .; Фьюз, Дж. (2012). «Оценка изменчивости характеристик реальных БИС транзисторов с нанозатвором». 2012 IEEE 21-й Азиатский симпозиум по тестированию. п. 4. Дои:10.1109 / ATS.2012.80. ISBN  978-1-4673-4555-2.
  3. ^ Toh, S. L .; Mai, Z. H .; Tan, P.K .; Hendarto, E .; Tan, H .; Wang, Q. F .; Cai, J. L .; Deng, Q .; Ng, T. H .; Goh, Y.W .; Lam, J .; Ся, Л. С. (2007). «Использование нанозондов в качестве диагностического инструмента для наноразмерных устройств». 2007 14-й Международный симпозиум по физическому анализу и анализу отказов интегральных схем. п. 53. Дои:10.1109 / IPFA.2007.4378057. ISBN  978-1-4244-1014-9.
  4. ^ Hendarto, E .; Lin, H. B .; Toh, S.L .; Tan, P.K .; Goh, Y.W .; Mai, Z. H .; Лам, Дж. (2008). «Исследование проблемы мягкого отказа в субнанометровых устройствах с использованием техники нанозондов». 2008 15-й Международный симпозиум по физическому анализу и анализу отказов интегральных схем. п. 1. Дои:10.1109 / IPFA.2008.4588174. ISBN  978-1-4244-2039-1.
  5. ^ Lin, H. S .; Chang, W. T .; Chen, C.L .; Huang, T. H .; Chiang, V .; Чен, К. М. (2006). «Исследование асимметричного поведения в усовершенствованных устройствах Nano SRAM». 13-й Международный симпозиум по физическому анализу и анализу отказов интегральных схем. п. 63. Дои:10.1109 / IPFA.2006.250998. ISBN  1-4244-0205-0.
  6. ^ Диксон, К .; Lange, G .; Erington, K .; Ибарра, Дж. (2011). «Ток, поглощаемый электронным пучком, как средство обнаружения дефектов металла на 45-нм технологии SOI». 18-й Международный симпозиум IEEE по физическому анализу и анализу отказов интегральных схем (IPFA). п. 1. Дои:10.1109 / IPFA.2011.5992793. ISBN  978-1-4577-0159-7.
  7. ^ Вэнь Пин Линь; Сю Цзюй Чанг (2010). «Случаи анализа физических отказов с помощью электронно-лучевого измерения тока и тока, индуцированного электронным пучком, в системе нано-зондирования SEM». 2010 17-й Международный симпозиум IEEE по физическому анализу и анализу отказов интегральных схем. п. 1. Дои:10.1109 / IPFA.2010.5532245. ISBN  978-1-4244-5596-6.
  8. ^ Gong, Z .; Chen, B.K .; Liu, J .; Солнце, Ю. (2013). «Автоматизированное нанозондирование под растровой электронной микроскопией». Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации, 2013 г.. п. 1433. Дои:10.1109 / ICRA.2013.6630759. ISBN  978-1-4673-5643-5.

Нанозондовая спектроскопия емкости-напряжения (NCVS) Локализация отказа 32-нм массива SOI SRAM

внешняя ссылка