EBAC 電子束吸收電流分析技術
隨著半導體製程節點持續微縮,晶片內部的金屬互連(Metal Interconnect)結構變得更加複雜。現代邏輯晶片通常包含多層金屬互連架構,例如 Metal 1 至 Metal 10 甚至更高層級,負責連接電晶體與電路模組。然而在先進製程中,製程微縮與高密度佈局也增加了金屬線路失效的風險,例如金屬開路(Open)、高阻抗(High Resistance)或接觸不良等問題。
EBAC(Electron Beam Absorbed Current)電子束吸收電流技術 是掃描式電子顯微鏡(SEM)故障分析中重要的電性定位工具之一,特別適用於分析金屬互連結構中的導通問題。透過電子束掃描與電流量測,EBAC 能快速找出電路中導通中斷的位置,使工程師能有效定位開路或高阻抗缺陷,並進一步進行後續物理分析。
EBAC 分析是在 SEM 環境中進行。當電子束掃描至晶片表面時,電子束可穿透保護層與介電層(Interlayer Dielectric, ILD),並在金屬導線中產生電子訊號。若金屬導線為正常導通狀態,電子束所產生的電荷可透過探針所形成的電流迴路被導出並量測。
然而當金屬導線存在開路缺陷或高阻抗區域時,電流傳導將在缺陷位置中斷,使該區域的 EBAC 電流訊號產生明顯變化,透過電流訊號的空間分佈影像,工程師即可快速判斷導線導通狀態並定位缺陷位置。由於電子束具有高解析度掃描能力,即使金屬導線位於下層金屬導線,EBAC 可以有效追蹤導通路徑並找出電路中斷的位置,因此在先進製程失效分析中被廣泛使用。
在半導體產品開發與量產過程中,金屬互連缺陷是常見的失效來源之一。EBAC 技術透過電子束誘發電流量測,可在奈米尺度下快速定位金屬導線的開路或高阻抗缺陷,因此在失效分析流程中具有重要角色,EBAC 常被用於分析:
- Metal Open Defect:當金屬導線發生斷裂或製程缺陷導致導通中斷時,EBAC 可精準定位開路位置。
- High Resistance Contact:若金屬接觸點阻值異常升高,EBAC 影像中也會呈現電流訊號變化,協助工程師判斷問題來源。
- 多層金屬互連失效:EBAC 可追蹤多層金屬互連導通路徑,辨識深層導線中的缺陷位置。
在先進製程 IC 失效分析中,單一分析技術往往難以完整定位缺陷。不同缺陷類型,例如 金屬開路(Open)、短路(Short)、漏電(Leakage)或高阻抗(High Resistance),需要搭配不同的電性定位技術進行交叉驗證。
閎康科技透過整合 EBIC、EBAC、EBIRCH 與 OBIRCH 等先進定位技術,可針對不同失效模式快速找出缺陷位置,並進一步搭配 FIB、TEM 等物理分析方法確認根因。
隨著製程節點邁向 5nm、3nm 甚至 2nm,晶片內部結構變得更加複雜,缺陷位置往往位於深層金屬或奈米級接面。
透過不同分析技術的交叉應用,可以:
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提高缺陷定位成功率
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減少誤判
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縮短分析時間
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提升後續 FIB / TEM 製樣成功率
因此在先進製程失效分析中,EBIC、EBAC、EBIRCH 與 OBIRCH 已成為不可或缺的電性定位工具。
| 分析技術 | 主要原理 | 適用缺陷類型 | 應用 |
|---|---|---|---|
| EBIC | 電子束產生電子電洞對並形成電流影像 | Junction leakage、Gate oxide breakdown | 接面缺陷定位、氧化層崩潰分析 |
| EBAC | 電子束激發金屬導線電流並追蹤導通路徑 | Metal open、High resistance | 多層金屬互連開路定位 |
| EBIRCH | 電子束造成局部溫升導致阻值變化 | Metal short、High impedance | 金屬短路與高阻抗缺陷 |
| OBIRCH | 雷射局部加熱造成阻值變化 | Short defect、Leakage path | 封裝與晶片短路定位 |
隨著半導體製程節點持續微縮,多層金屬互連結構的可靠度對晶片性能與良率影響愈加重要。EBAC(Electron Beam Absorbed Current)技術利用電子束與金屬導線交互作用所產生的電流訊號,可在奈米尺度下快速定位開路與高阻抗缺陷,並成為先進製程失效分析流程中的關鍵工具。
閎康科技長期深耕半導體材料分析與失效分析領域,建立完整的先進製程分析平台。在 EBAC 技術應用上,閎康科技可結合多項電性與材料分析技術,提供更完整的缺陷定位與根因分析能力,透過整合:
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SEM-based Nano-probing
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EBIC / EBIRCH 電子束誘發分析
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OBIRCH 雷射阻值變化定位
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C-AFM 導電原子力顯微鏡
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FIB 精準截面製樣
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TEM 奈米結構分析
可形成從 電性缺陷定位 → 結構分析 → 材料根因驗證 的完整失效分析流程。透過跨技術整合與專業判讀能力,能有效縮短定位時間並提高分析成功率,為先進製程與高可靠度產品提供高效率且高可信度的分析解決方案。
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圖|EBAC 可定位多層金屬互連(Metal Interconnect)中的開路缺陷EBAC(Electron Beam Absorbed Current)技術可用於分析多層金屬互連結構中的導通路徑與缺陷位置。在 SEM 環境下,電子束掃描至金屬導線時會在導線中產生吸收電流,並透過探針所形成的電流迴路進行量測,當金屬導線存在開路或高阻抗缺陷時,電流傳導將在缺陷位置中斷,使該區域在 EBAC 影像中呈現明顯對比,此技術可有效辨識 Metal 7、Metal 6 甚至埋藏於介電層中的金屬層,在先進製程互連失效分析中具有重要價值。 -
圖|EBAC(Electron Beam Absorbed Current)技術原理示意圖EBAC 技術是利用 SEM 電子束掃描金屬導線時所產生的吸收電流訊號進行缺陷定位,當電子束照射至導通的金屬線路時,電子束所產生的電荷可經由探針形成的電流迴路被導出;若線路中存在開路或接觸不良缺陷,電流將在缺陷處中斷。透過量測電子束誘發電流的變化,即可在 EBAC 影像中定位金屬互連的 open defect 或高阻抗區域,並快速找出電路失效位置。