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開啟5G新時代——XPS成像技術(shù)在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用

閱讀:563        發(fā)布時間:2020-4-8


 

近年來,中國已成為帶動半導(dǎo)體市場增長的主要動力,隨著5G商用牌照落地并在2019年11月份正式使用,會大大推動半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。失效分析對于提高半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量,技術(shù)開發(fā)、改進(jìn),產(chǎn)品修復(fù)及仲裁失效事故等方面具有很強(qiáng)的實際意義。針對半導(dǎo)體器件局部失效分析,可以借助XPS成像技術(shù)及微區(qū)分析進(jìn)行表征,島津XPS配備DLD二維陣列延遲線檢測器,可以同時記錄光電子的信號強(qiáng)度及其發(fā)射位置,亦可以在數(shù)秒的時間里獲取完整的XPS譜圖及高能量分辨的化學(xué)狀態(tài)圖像。小編帶您一起來看看XPS成像技術(shù)在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用實例吧!

 

實例一:引腳跡斑分析

引腳是指從集成電路(芯片)內(nèi)部電路引出與外圍電路的接線,構(gòu)成了芯片的接口。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電路板上的器件引腳間距越來越小,器件排列更加密集,電場梯度更大,因此電路板對引腳的腐蝕也變得越來越敏感。如下為一故障銅引腳器件,在AXIS SUPRA儀器腔體顯微鏡下可看到有一處跡斑(直徑~150μm),通過成像技術(shù)結(jié)合微區(qū)分析技術(shù)(見圖1),可知在該區(qū)域額外出現(xiàn)了Cl元素,對比周圍區(qū)域測試結(jié)果,推測該元素的存在是造成腐蝕的主要原因,此外O元素峰強(qiáng)也有所增加,說明該區(qū)域氧化現(xiàn)象更為顯著。

 

 

1 平行成像及選區(qū)測試結(jié)果

 

實例二:“金手指”缺陷區(qū)域分析

“金手指”是指電腦硬件如內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽、顯卡與顯卡插槽之間等進(jìn)行電信號傳輸?shù)慕橘|(zhì),金手指涂敷工藝不良或由于使用時間過長導(dǎo)致其表面產(chǎn)成了氧化層,均會導(dǎo)致接觸不良,甚至造成器件報廢。如下采用XPS分析結(jié)合平行成像技術(shù)對“金手指”區(qū)域及缺陷處進(jìn)行測試,不同視場成像結(jié)果見下圖2,亮度越高的區(qū)域表示Au元素含量越多。

 

2 不同視場下的“金手指”樣品成像結(jié)果

 

對缺陷部位及顯著存在Au元素部位分別進(jìn)行小束斑選區(qū)分析,測試位置見下圖3,由測試得到的全譜結(jié)果可知,兩個區(qū)域均存在一定量的F元素;在圖像中較亮區(qū)域測得結(jié)果中,Au元素為主要存在元素,表面C、O元素較少,而缺陷部位測試結(jié)果中則只具有少量的Au 4f信號,而C、O、N元素峰較為顯著,推測該缺陷部位存在一定的有機(jī)物污染。

 

 

3 “金手指”樣品缺陷處微區(qū)分析結(jié)果

 

 結(jié)

選用XPS成像技術(shù)對半導(dǎo)體器件微區(qū)的表面元素進(jìn)行分析,可以清楚地了解各元素在器件表面的分布情況,結(jié)合污染元素組成及化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行有目的的原因排查,有助于對功能器件的質(zhì)量控制和失效機(jī)制進(jìn)行把控和解析,有效杜絕污染和器件失效發(fā)生,以達(dá)到不斷對產(chǎn)品工藝和技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化的目的。

 

撰稿人:崔園園

 

 

島津/Kratos X射線光電子能譜儀AXIS SUPRA+

 

AXIS SUPRA+的自動化技術(shù)

 無人值守自動進(jìn)行樣品傳輸和交換

 硬件自動化控制,實時監(jiān)測譜儀狀態(tài)和校準(zhǔn)

 

AXIS SUPRA+*的表面分析能力

 具有高性能XPS分析、快速平行化學(xué)成像分析、小束斑微區(qū)分析

 利用角分辨、高能X射線源、深度剖析可以實現(xiàn)從超薄到超厚的深度分析

 多種功能附件(惰性氣體傳輸器、高溫高壓催化反應(yīng)池等)和可拓展多種表面分析技術(shù),如紫外光電子能譜(UPS),離子散射譜(ISS),反射電子能量損失譜(REELS),俄歇電子能譜和掃描俄歇電子顯微鏡(AES和SAM)等等

 

AXIS SUPRA+高效智能工作流程適合多用戶環(huán)境

 高吞吐量、快速隊列樣品分析模式實現(xiàn)連續(xù)分析

 AXIS SUPRA+采用的通用表面分析ESCApe軟件系統(tǒng)使用戶與譜儀的交互簡單化和智能化,可以進(jìn)行譜儀的控制、數(shù)據(jù)的采集和分析

 

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