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DB P-FIB

技術原理

雙束聚焦離子電漿顯微鏡(Dual Beam Plasma FIB, P-FIB)

P-FIB 採用氙離子(Xe+)做為離子源,擁有快速的蝕刻速率,比傳統的 Ga+ FIB 要快上 20 倍,因此適合應用在大範圍的結構上,以較快的時間完成觀察定點截面的要求,這是傳統 Ga+ FIB 所不能達成的。另外 P-FIB 也配備了電子槍,在削切截面的過程中,可同時以 SEM 方式觀察削切的情形,即時判斷缺陷的變化。

 

P-FIB 的應用除了結構的基本觀察以外,更可使用在熱點或非破壞分析(Non-destructive Analysis)之後的分析檢測上,比如以 Thermal Emission Microscopy、OM、3D x-ray 或 SAT 觀察到異常之後,便可利用 P-FIB 在異常處做截面上的確認,使得 P-FIB 在封裝與晶片的失效分析上逐漸廣泛的運用。

 

 

 

機台種類

閎康科技引進了兩款 P-FIB,分別屬於 FEI 與 TESCAN,其特點如下:

  • Beam current 1.5pA~1.3uA
  • Landing Voltage – 2KV ~ 30KV
  • Ion beam resolution at coincident point, <25nm @ 30 kV using preferred statistical method
  • High-throughput large-area automation
  • The cutting area can reach 500um wide and 500um deep
  • Extremely fast and precise cross sectioning and material removal

 

(a) FEI P-FIB  (b) TESCAN P-FIB

 

 

 

 

分析應用

為加速分析的結果,P-FIB主要應用於下述產品或結構:

  • 5D/3D ICs
  • TSV
  • C4 bump/interposer/u-bump
  • Bond PAD/1st Bond/2nd Bond
  • Solder bump/BGA ball
  • Chip backside
  • MEMS
  • Assembly/PCB

 


觀察 bond pad 與打線


以 channel contrast 觀察 solder bump

 


CSP 封裝的 BGA ball 的觀察


TSV 截面觀察

 


C4 bump 截面觀察

 

 

 

TESCAN P-FIB特殊功能


(a)EBIC影像;(b)SE影像

透過探針接收由電子束打到樣品所產生的電流訊號可得到左下 EBIC 影像,藉由影像顏色分佈判斷產品失效位置,藍點即為 particle 或 defects。

 


(a)SE影像;(b)BSE影像 

BSE detector

BSE(back scattered electrons)detector 對不同材質的樣品可以有較強烈的對比。

 


(a)CL影像;(b)SE影像

Special Detectors

CL. 上圖為石材在 CL detector 中顯示的影像,在使用高加速電壓(約15-20 KV)下可分辨不同材料分布與位置。

 

LVSTD(Low Vacuum Secondary TESCAN Detector)

低真空模式可操作在 1-500 Pa. 使用 LVSTD 時須另外安裝一特殊 aperture 減低散射電子對 detector 造成的傷害,可以觀看生物樣品(應用在Cooling stage)。

 

Cooling Stage

須在低真空模式下使用(僅SEM可用),每次使用必須換上 Cooling stage,溫度可控制在 -50 – 70度C, 升降溫度速度 ~ 30度C/min。低真空模式下可使水蒸氣保留在腔體中(須設定在 -30度C 以上),因此可觀察樣品變化或結晶過程

 


(a)CL影像;(b)SE影像

Special Detectors

SI. 使用 SI detector 可使影像對比深淺更明顯,增加影像立體感。

 


 (a)手動調整角度Polishing;(b) 使用Rocking stage

Rocking stage

可全自動旋轉 stage 角度,省下許多時間之外,刀痕消除效果相對手動更佳。

 

 

 

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