OBIRCH レーザー光束抵抗異常検出
IR-OBIRCH（InfraRed Optical Beam Induced Resistance Change）赤外線レーザーを使用してICの表面（または裏面）をスキャンし、局所的な加熱によって抵抗の変化を引き起こし、異常導通や漏れ電流の位置を検出する非破壊的な故障解析技術です。OBIRCHは「低オーム抵抗異常」と「金属層欠陥」の特定に特に適しており、FAプロセスにおける重要なクロスバリデーション技術として、EMMIやInGaAsと補完的に使用されることが多い。
光子放出分析（EMMI）と比較して、OBIRCHはデバイスの自己発光に依存せず、能動的に波長約 1340 nm の赤外線レーザーチップをスキャンすると、スキャンポイントが局所的な加熱によって抵抗の変化を引き起こすと、固定された電圧または電流条件下で電流または電圧の変化が生じ、システムはその変化信号を検出して欠陥の位置を特定します。
実務分析において、OBIRCHは低オーム異常に対して高い感度を持ち、チップの表面と裏面の両方で実施することができます。OBIRCHは、位置決め時間を効果的に短縮し、先進プロセスノードでの分析成功率を向上させることができ、特に以下の状況に適しています：
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金属線内部の空洞または局所的な損傷
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Via / Contact 接触不良
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Metal または Poly ブリッジ接続
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IDDQ 静的電流異常
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ゲート酸化膜の漏れ電流
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ESDとLatch-upの失敗
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操作中の部品異常導通
先端プロセス IC の故障解析において、単一の分析技術では欠陥を完全に特定することが難しいことがよくあります。異なる欠陥の種類、例えば金属オープン（Open）、ショート（Short）、漏電（Leakage）または高抵抗（High Resistance）異なる電気的位置特定技術を組み合わせてクロスバリデーションを行う必要があります。
MA-tek統合を通じてEBIC、EBAC、EBIRCH と OBIRCH先進の位置特定技術は、異なる故障モードに対して迅速に欠陥位置を特定し、さらにFIBやTEMなどの物理分析手法と組み合わせて根本原因を確認することができます。
製造プロセスのノードが進むにつれて5nm、3nm、さらには 2nmチップ内部の構造がますます複雑になり、欠陥の位置はしばしば深層金属やナノスケールの接合部にあります。
異なる分析技術のクロスアプリケーションを通じて、次のことが可能です：
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欠陥位置特定の成功率を向上させる
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誤判を減らす
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分析時間を短縮する
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後続のFIB/TEM試料作成成功率を向上させる
したがって、先進的なプロセスの失敗分析において、EBIC、EBAC、EBIRCH と OBIRCH不可欠な電気的位置特定ツールとなっています。
| 分析技術 | 主要原理 | 適用欠陥タイプ | 応用 |
|---|---|---|---|
| EBIC | 電子ビームが電子とホール対を生成し、電流画像を形成する | Junction leakage、Gate oxide breakdown | 接面欠陥の位置特定、酸化膜の崩壊分析 |
| EBAC | 電子ビームが金属導線の電流を励起し、導通経路を追跡する | 金属オープン、高抵抗 | 多層金属配線のオープン位置特定 |
| EBIRCH | 電子ビームによる局所的な温度上昇が抵抗値の変化を引き起こす | 金属短路、高インピーダンス | 金属ショートと高インピーダンス欠陥 |
| OBIRCH | レーザー局所加熱による抵抗値の変化 | 短路、漏電経路 | パッケージングとチップのショートサーキットの位置特定 |
MA-tekは長期にわたり、先進的なプロセスと高信頼性製品の失敗分析分野に深く取り組んでおり、技術の統合と専門的な解釈能力を通じて、完全なワンストップ分析プラットフォームを構築しています。OBIRCH技術は、EMMI、InGaAs、電気測定およびFIB修復技術とシームレスに接続され、異常検出、欠陥位置特定からその後の構造修復および物理分析に至るまで、高効率の統合プロセスを形成します。
システム化された技術の連携と経験に基づく判断により、位置特定の時間を大幅に短縮し、欠陥の識別精度を向上させるとともに、その後の物理故障解析（PFA）と根本原因特定の成功率を高め、顧客が最短時間で問題の核心を把握し、開発と量産のリスクを低減できるよう支援します。高分解能の赤外線レーザースキャン技術とMA-tekの完全な故障解析統合能力を組み合わせることで、OBIRCHは先端ノードプロセスおよび低抵抗の異常に対して高感度かつ高成功率の位置特定という優位性を持ち、特に微細金属配線、コンタクトホール、複雑な多層構造の異常診断に適しています。
先端プロセスが継続的に微細化し、構造がますます複雑化する傾向の中で、精密かつ高効率な欠陥位置特定能力は競争の鍵となっています。MA-tekは統合分析戦略を中心に、顧客が先端技術の競争の中で安定して製品の品質と信頼性を向上させる手助けをし、すべての故障解析がプロセスの最適化と競争力強化の重要な機会となるようにしています。
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図｜HAMAMATSU uAMOS-200 -
図｜Meridian S
製造プロセスの微細化とウェーハレベルの分析ニーズの増加に伴い、MA-tekは倒立式OBIRCHプラットフォームと高解像度光学システムを導入し、分析能力をさらに向上させました。
- 倒置式鏡頭設計（Inverted System）：倒置式設計はウエハレベルで直接分析を行うことができ、下針の範囲と力を効果的に制御し、パッドの状態が悪い場合や接続できない試料の問題を解決し、分析の効率性と成功率を大幅に向上させます。
- 高解像度SILレンズ（Solid Immersion Lens）：350X Solid Immersion Lens（SIL）専用レンズを通じて、高度なプロセスノードの位置決め精度を向上させ、極細金属線や接触孔構造の中でも、抵抗異常の位置を正確に識別することができます。>3nmの先進プロセスノードに対して、さらに顕著な優位性を示します。
- 新型 Active Probe 技術と高性能アンプ：OBIRCHシステムは、低オーム信号検出能力を効果的に強化し、外部ノイズ干渉を低減し、さらには20Ω未満の抵抗異常を分析することができ、先進的なプロセスにおける微小金属欠陥の識別において特に重要です。
- 高度な分析技術の統合：システムはC-AFM、ナノプロービング、回路編集技術を統合し、TEM試料の成功率を向上させ、新しいワイヤのコストを削減し、高度なプロセスのPFA（物理的故障分析）の成功率と全体のプロセス効率を最適化します。
