扫描电镜电压衬度像和束感生电流像技术及其在失效分析中的应用研

扫描电镜电压衬度 失效分析

测试分析

扫描电镜电压衬度像和束感生电流像技术及其在失效分析中的应用研究何

涛

雷祖圣所北京

中国航天工业总公司

文例。

摘、

本文简要介绍了扫描电镜电压衬度像和束感生电流像、

技

术的原理发展现状以及在半导体器件失效分析中的一些应用研究和典型案

,

,

!

!

关键词

扫描电镜

,「

〕

,

电压衬度束感生电流像

,

前言扫描电子显微镜作为一种有效的材料

施加某一偏压时接高电位的区域二次电子产额少对应的图像区域就显得较暗而接,

,

微观形态分析仪器在半导体材料及器件的

低电位的区域二次电子产额多对应的图像区域就显得亮些川一般一,。。

,

分析研究中得以广泛应用随着扫描电镜电压衬度像和束感生电流像技术的发展扫描,

。

正电压产生,

黑色图像低于就会产生灰色图像负电压

电镜在半导体器件分析尤其在失效分析中发挥了更进一步的作用本文就两种分析技。

,

能产生白色图像

电压衬度像技术的应用有两种方法静态偏置法和动态偏置法静态偏置法主要用于失效器件的定性分析该方法所能分辨的,。

术的发展现状及其在半导体器件分析中的应用研究分别进行综述本世纪。

扫描电镜电压衬度像技术及应用研究

起始电压差为,。

。

动态偏置法即闪频观

,

年代后期剑桥大学扫描电镜

,

察法可对器件表面电位分布进行定量测定同时对带钝化膜的器件可进行分析而,

组首先发现了扫描电镜中的电压衬度现象

在此之后该技术很快在半导体器件生产过程中的质量控制以及失效分析中得以迅速推广和应用‘〔〕。

静态偏置法则受到钝化层厚度的限制电压衬度像影响因紊分析,

。

作为一种应用技术电压衬度像在应用过程中会受到很多相关条件的影响因此。。

电压衬度像的墓本原理电压衬度像是轨迹衬度和局部电场衬

,

为了获得较理想的电压衬度像就须了解和

度综合形成的它通过二次电子探测系统在二次电子像上迭加亮和暗的区域当样品上宇航材料工艺年。

。

掌握各种因素和条件的影响及作用下面分别进行讨论。

第

期

扫描电镜电压衬度 失效分析

,扫描电镜电子

束的影响’

’

〕

如果在某处发生开路尤其在台阶处像查出开路位置,“

,

而通

电子束的影响主要是指入射电子束的能量和入射角度对于一般的饱和双极型集成电路来说尽管入射电子束可能会改变输入漏电流但对器件的功能没有任何影响而对型器件来说情况就有所不同,,。

过表面形貌又难以判别即可利用电压衬度〕。

对于金属化层下面的

氧化层缺陷也可利用电压衬度像进行观察

,

。

分析〔

,

。

。

电路中自锁现象观察型器件中。

“

”

’

〕

如果入射电子束在氧化物一半导体界面产生电子一空穴对或大幅度改变氧化层中的电荷则,

,

“

自锁现象是一种,

”

常见的失效模式用扫描电镜观察器件时高能电子束会损伤器件造成二次,

器件会变得无功能因此电,。

。

子束加速电压的选择很重要

失效而利用数字微分电压衬度技术可避免,

。

关于电子束的入射角度问题应掌握如下原则选择一合适的入射角避免引起集成电路管壳中的绝缘材料放电最大限度地,

损伤器件现象并成功地观察到了器件的自锁现象“

,

”

。

数字电路分析

减少积累电荷区对入射电子轨迹的干扰器件芯片表面钝化层的影响,

。

电压衬度像技术非常适合于对数字电路进行分析通过外加偏置电压变化观察。

,

目前很多器件芯片表面有钝化保护层钝化层材料的种类很多而且均为不导。

电压衬度的变化从而可了解电路的逻辑状,

,

态和转换是否正常电位的高低是否合乎要

,

电材料用静态偏置法做电压衬度像时钝

。

,

求等

。

化层的厚度影响很大如果钝化层很薄产,

,

总之利用电压衬度像技术分析半导体

,

一般可以获得电压衬度像超过该厚。

,

器件不仅要掌握电压衬度像技术本身的试

度时无法获得电压衬度像但在同样条件下改用动态偏置法可以得到电压衬度像’,

验方法和技巧而且要对所分析的器件有全,

面的了解结构功能及参数等、

、

,

只有这样

同无钝化层器件相比钝化层的存在会影响到电压的测量精度以及分辩率,,。

才能合理有效地利用电压衬度像技术达到分析目的。

因

此为了获得比较理想的

电压衬度像应去除芯片表面的钝化层,。

电压衬度像技术的发展趋势,,

,

〕

作为一种应用性技术电压衬度像技术

电压衬度像技术的一些限制因素’目前电压衬度像技术的发展还受到一

在半导体器件应用研究和失效分析中已广泛运用并解决了一些技术问题但就电压衬,

些因素的限制主要表现在三个方面芯片掺杂浓度的提高引起电压测量

,

度像技术发展来说目前还存在一些不足或有待提高的地方具体归纳为以下两方面。

,

精度降低电子束轰击能引起被观察表面电势发生变化电压衬度假定了一个一维的几何形状这仅对平面结器件近似性好金属化层开路失效分析对于各种半导体器件的金属化内连线,

借助于最优化的二次电子能谱仪以及专门的芯片表面清洁技术通过抑制区域,

电场的影响来提高电压测量精度

研究一种合适的试验技术对有钝化层的器件进行电压衬度像分析同时又不损伤器件。

,

,

。

电压衬度像技术在失效分析中的应用

扫描电镜束感生电流像技术及应用研究

束感生电流像宇航材料工艺

!

原理年

,,

〕

一

一

第

期

扫描电镜电压衬度 失效分析

当高能电子束照射到有势垒的半导体

本要求是具备适合于做束感生电流像的条

样品时由于高能电子与半导体的相互作用

,

件

。

等人将几种制备芯片结区剖面,

会产生大量的电子一空穴对在势垒区两边一个扩散长度内产生的少子能扩散到势垒区受势垒区内部电场的作用而被分离空,。

,

的试样类型进行了归纳和总结详见文献

,

〕最佳试验条件的选择在做束感生电流像试验时扫描电镜加速电压选择应使电子速穿过要求深度为宜、。。

。

穴被拉向

区而电子被拉向,。

区在

,

结势垒情况下,

从而在势垒区的两边产生

电荷的积累和束感生电势如果将电子束感生的电势引出经放大器放大去调制示波管

一般应穿过钝化层金属化层以及结区深

度如果加速电压太低因电子束受到反型层的阻挡有关结区的信号会收不到如果,

,

的亮度就能获得一幅感生电势像若把束感生电流信号引出放大用以控制显像管亮度形成的像则称为束感生电流像,。

,

。

加速电压 …… 此处隐藏：4734字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……