EBAC電子ビーム吸収電流分析技術
半導体プロセスノードが継続的に微細化するにつれて、チップ内部の金属相互接続(Metal Interconnect)構造はますます複雑になっています。現代のロジックチップは通常、トランジスタと回路モジュールを接続するために、Metal 1からMetal 10、さらにはそれ以上の層を含む多層金属相互接続構造を持っています。しかし、先進的なプロセスでは、プロセスの微細化と高密度レイアウトが金属配線の故障リスクを増加させています。例えば、金属開路(Open)、高抵抗(High Resistance)、または接触不良などの問題です。
EBAC(電子ビーム吸収電流)電子ビーム吸収電流技術走査型電子顕微鏡(SEM)故障解析において重要な電気的位置特定ツールの一つであり、特に金属相互接続構造の導通問題の分析に適しています。電子ビーム走査と電流測定を通じて、EBACは回路内の導通中断の位置を迅速に特定できるため、エンジニアはオープン不良や高抵抗欠陥を効果的に特定し、さらに物理解析を進めることができます。
EBAC分析はSEM環境で行われます。電子ビームがチップの表面をスキャンすると、電子ビームは保護層と介電層(Interlayer Dielectric, ILD)を透過し、金属ワイヤ内に電子信号を生成します。金属ワイヤが正常に導通している状態であれば、電子ビームによって生成された電荷はプローブによって形成された電流回路を通じて導出され、測定されます。
しかし、金属導線に開路欠陥や高抵抗領域が存在する場合、電流の伝導は欠陥の位置で中断され、その領域のEBAC電流信号に明らかな変化が生じます。電流信号の空間分布画像を通じて、エンジニアは導線の導通状態を迅速に判断し、欠陥の位置を特定できます。電子ビームは高解像度のスキャン能力を持っているため、金属導線が下層の金属導線に位置していても、EBAC導通経路を効果的に追跡し、回路の中断位置を特定できるため、先端プロセスの故障解析で広く使用されています。
半導体製品の開発と量産過程において、金属相互接続の欠陥は一般的な故障の原因の一つです。EBAC技術は電子ビーム誘発電流測定を通じて、ナノスケールで金属ワイヤのオープン回路や高インピーダンス欠陥を迅速に特定することができるため、故障解析プロセスにおいて重要な役割を果たします。EBACは以下の分析に頻繁に使用されます:
- 金属オープン欠陥:金属導線が断裂したり、プロセスの欠陥によって導通が中断した場合、EBACは開路の位置を正確に特定できます。
- 高抵抗接触もし金属接触点の抵抗値が異常に高くなると、EBAC画像にも電流信号の変化が現れ、エンジニアが問題の原因を判断するのを助けます。
- 多層金属配線の相互接続不良:EBACは多層金属相互接続の導通経路を追跡し、深層導線内の欠陥位置を特定します。
先端プロセスICの故障解析において、単一の解析技術では欠陥を完全に特定することが難しい場合が多くあります。異なる欠陥タイプ、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を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さらに複雑になり、欠陥の位置はしばしば深層金属やナノレベ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、次のことができます:
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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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FIB / TEM サンプリングの成功率を向上させる
したがって、先進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、酸化膜崩壊分析 |
| EBAC | 電子ビームが金属導線に電流を誘発し、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 | Metal short、High impedance | 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 | ショート欠陥、リークパス | パッケージとチップの短絡位置特定 |
半導体プロセスノードが継続的に微細化するにつれて、多層金属相互接続構造の信頼性がチップの性能と歩留まりに与える影響がますます重要になっています。EBAC(Electron Beam Absorbed Current)技術は、電子ビームと金属導線の相互作用によって生成される電流信号を利用し、ナノスケールで迅速に開路および高インピーダンス欠陥を特定することができ、先進的なプロセスの故障解析プロセスにおける重要なツールとなっています。
MA-tekは半導体材料解析および故障解析の分野に長年注力し、完全な先端プロセス解析プラットフォームを構築しています。EBAC 技術の応用において、MA-tek は複数の電気および材料解析技術を組み合わせ、より完全な欠陥位置特定と根本原因解析能力を提供します。統合内容:
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SEMベースのナノプロービング
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EBIC / EBIRCH 電子ビーム誘起分析
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OBIRCH レーザー抵抗変化による位置特定
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C-AFM 導電性原子間力顕微鏡
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FIB 精密断面サンプル作成
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TEMナノ構造分析
次の一貫した流れを構築できます:電気的欠陥の位置特定 → 構造分析 → 材料の根本原因検証の完全な故障解析プロセス。技術の統合と専門的な解釈能力を通じて、位置特定時間を短縮し、分析の成功率を向上させることができ、先進的なプロセスと高い信頼性の製品に対して、高効率かつ高信頼性の分析ソリューションを提供します。
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図|EBACは多層金属相互接続(Metal Interconnect)内の開路欠陥を特定できますEBAC(Electron Beam Absorbed Current)技術は、多層金属相互接続構造の導通経路と欠陥位置の分析に使用できます。SEM環境下で、電子ビームが金属導線にスキャンされると、導線内に吸収電流が発生し、プローブによって形成された電流ループで測定されます。金属導線に開路または高抵抗欠陥が存在する場合、電流伝導は欠陥位置で中断され、その領域はEBAC画像で明確なコントラストを示します。この技術は効果的に識別できます。Metal 7、Metal 6 さらには誘電体層に埋め込まれた金属層先進プロセスの相互接続の故障分析において重要な価値を持っています。 -
図|EBAC(Electron Beam Absorbed Current)技術原理示意図EBAC技術はSEM電子ビームが金属導線をスキャンする際に生成される吸収電流信号を使用して欠陥を特定します。電子ビームが導通している金属回路に照射されると、電子ビームによって生成された電荷はプローブによって形成された電流ループを通じて導出されます。回路にオープンや接触不良の欠陥が存在する場合、電流は欠陥の部分で中断されます。電子ビーム誘発電流の変化を測定することで、EBAC画像内で金属相互接続の位置を特定できます。open defect または高阻抗区域を特定し、回路の故障箇所を迅速に見つけ出すことができます。