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 技術原理
Electron Beam 與金屬互連導線的交互作用

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。

 

EBAC 在半導體失效分析中的應用

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。
半導體缺陷定位技術矩陣
EBIC / EBAC / EBIRCH / OBIRCH 失效分析技術比較

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。

 

為什麼需要多種定位技術整合?

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:

  • 提高缺陷定位成功率

  • 減少誤判

  • 縮短分析時間

  • 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。

 

IC 失效分析技術比較表
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
閎康科技 EBAC 分析優勢

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:

  • SEM-based Nano-probing

  • EBIC / EBIRCH 電子束誘發分析

  • OBIRCH 雷射阻值變化定位

  • C-AFM 導電原子力顯微鏡

  • FIB 精準截面製樣

  • 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。

 

  • 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。

 

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