EBIRCH 電子束誘發阻值變化技術

EBIRCH 分析必須在 SEM 腔體環境下操作。量測時，工程師會使用兩根奈米探針接觸晶片上的 PAD 或金屬導線（Metal / Via），形成電流迴路並施加直流偏壓（DC bias），當電子束掃描至樣品表面時，電子束能量會使局部材料產生微小的溫度變化。由於導體與半導體材料的電阻會隨溫度改變，因此在電子束照射區域附近會出現局部阻值變化，進而導致電流訊號產生變化，透過偵測電流訊號變化的位置，即可在 EBIRCH 影像中定位出電路中的異常區域。此技術對於分析金屬短路或局部阻值異常特別有效，能在奈米尺度下快速找出失效位置。

與傳統光學雷射定位技術（如 OBIRCH）相比，EBIRCH 具有更高的空間解析度。由於 EBIRCH 是在 SEM 環境下利用電子束掃描定位缺陷，其解析度可達奈米尺度，使亮點更集中且定位更加精確。在實際應用中，EBIRCH 所產生的亮點尺寸通常小於 100 nm²，而光學系統的 OBIRCH 亮點則可能大於 750 nm²，因此在先進製程 IC 分析中，EBIRCH 能更準確地定位異常區域，特別適合用於奈米級金屬互連缺陷分析，此外EBAC 技術主要針對開路（Open）問題，而當缺陷屬於短路（Short）或高阻抗異常時，EBIRCH 往往是更有效的分析工具。

EBAC 與 EBIRCH 技術原理示意圖

EBAC 與 EBIRCH 技術原理示意圖上圖為 EBAC（Electron Beam Absorbed Current）技術原理，下圖為 EBIRCH（Electron Beam Induced Resistance Change）技術原理。

EBAC 主要透過電子束激發金屬導線中的吸收電流，以定位金屬互連開路缺陷；而 EBIRCH 則利用電子束照射造成局部溫升，使材料阻值產生變化並引發電流改變，藉由量測電流訊號變化即可定位短路或高阻抗缺陷位置，兩種技術在半導體失效分析中具有互補作用，可提升缺陷定位效率與準確度。

圖二　以 EBIRCH 成功定位出 short 的位置 

By Brett A. Buchea, Christopher S. Butler, H. J. Ryu, Wen-hsien Chuang, Martin von Haartman, Tom Tong [Intel], ISTFA 2015: Conference Proceedings from the 41st International Symposium for Testing and Failure Analysis, November 1–5,

利用 EBIRCH 技術進行掃描時，當電子束照射至阻值異常區域時，局部溫度變化會造成電流訊號改變，使缺陷位置在影像中呈現明顯亮點，由於 EBIRCH 所產生的亮點集中度高，可精準定位奈米尺度的短路或高阻抗缺陷，因此廣泛應用於先進製程 IC 的金屬互連失效分析。

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：

• 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。