ScanningMikrovågMicroscopy för HalvledareFelAnalys

Vid Wenhai Han
Sponsrat av Keysight Teknologier

Bordlägga av Tillfredsställer

HalvledareFelAnalys
Inledning till SMM
SMM för Halvledare
Experiment
Resultat
Avslutningar
Hänvisar till
Om Keysight Teknologier

HalvledareFelAnalys

Felanalys är ett livsviktigt bearbetar i utvecklingen av ny produkt och/eller förbättringen av existerande produkter i halvledarebranschen. Lyckad felanalys kan identifiera rota orsakar av en missad apparat och vägleder korrigerande handlingar.

Halvledarefelanalys gäller ofta ett nummer av olika tekniker, liksom bukta spåra, avläsande elektronmicroscopy, överföringselektronmicroscopy, microthermography, och den fokuserade jonen strålar analys. Flera tekniker som baseras på atom- styrkamicroscopy (AFM), liksom scanningkapacitensmicroscopy, ledande AFM och microscopy för scanningfördelningsmotstånd, har också använts för analysen av olika missade apparater [1].

I denna artikel visas halvledarefelanalys som microscopy för mikrovågen för scanningen använder för Keysight Teknologier' (SMM) nyutvecklad [2-5].

Inledning till SMM

Sammanslutningar för Scanningmikrovågmicroscopy den rumsliga upplösningen för kicken som has råd med av ett atom- styrkamikroskop (AFM) med kick-känsligheten de elektriska mätningskapaciteterna av en vektor, knyter kontakt analysatorn (VNA). I SMM [2], signalerar en infalla mikrovåg frambragt från VNAEN passerar till och med ett matchat resonant går runt i AFMEN och räckvidderna avsluta av en ledande sond, som är i kontakt med en ytbehandla. Den reflekterade mikrovågen från kontakten pekar avkänns av sonden och gås tillbaka till VNAEN.

Vid att mäta den komplexa reflexionen som är samverka eller parametern S11 pekar kapacitensen/impedansen på kontakten, erhålls från VNAEN. I praktiken kartlagd signalerar är logaritmen av den samverka amplituden för reflexionen som märks som VNA-amplitud, och VNANA arrangerar gradvis. Efter riktig kalibrering kan den kontaktkapacitensen/impedansen härledas från VNA-amplituden, och att arrangera gradvis värderar. Före inledningen av SMM endast hade kvalitativa mätningar använts för denna typ av felanalysarbete.

Keysight-Artikel med ensamrätt SMM alla arbeten på ha som huvudämne halvledaretyper: Si, Ge, III-V (e.g., GaAs, InAs, GaN) och II-VI (e.g., CdTe, ZnSe). I Motsats Till scanning-sond kapacitiva tekniker kräver SMM inte ett oxidlagrar. Den är också ett superb primat för en lång räcka av applikationer för biologisk och materialvetenskap, däribland karakteriseringen av mellan två ytor rekvisita och kontrast från molekylära vibrational funktionslägen. Förutom dess kapacitet att fungera på halvledare, belägger med metall exponeringsglas, polymrer, keramik, och, tekniken låter Keysight AFM användare utföra kick-känslighet utredningar av ferroelectric, dielectric och PZT-material. Studier av organiskt filmar, membran som är biologiska tar prov, och jonen kanaliserar kan också gynna från bruket av SMM.

SMM för Halvledare

Ytbehandla, det bildar en belägga med metalloxid-halvledare kondensator - väl utstuderat i halvledarefysik, När en belägga med metallsond är i kontakt med en silikon [6]. I ett förenklat en-dimensionellt modellera, den sammanlagda kapacitensen kommer från bidragen av två kondensatorer förbindelse i följetong: det dielectric lagrar för ytbehandlaoxid med en fixad kapacitens och under uttömmningslagrar i silikonsubstraten med en variabelkapacitens.

Kapacitensvariationen av uttömmningslagrar som svar på en applicerad ac-snedhet är beslutsam vid uttömmningsdjupet, som i sin tur påverkas i hög grad av dopantkoncentrationen i substraten. Därför genom att mäta kapacitensen, ändra framkallat av den applicerade ac-snedheten, eller dC/dV, dopantkoncentrationen på varje kontakt pekar kan kartläggas. Någon onormal dopantkoncentration för fel tack vare kan därefter identifieras från dCen/dV avbildar, med kapacitensen avbildar samtidigt mätt från VNA-amplituden signalerar.

Experiment

Ta prov som testades, var en slumpmässig depackaged statisk elektricitet 250nm tar fram minne (SRAM) gå i flisor. En standard SRAM-enhet bet cellen innehåller sex sätter in verkställer transistorer (FETs): två p-typ FETs i endopad brunn och fyra n-typ FETs i en brunn för grann p. Bland tusentals bet celler på gå i flisor, en fanns missade. Missad Insidabet, en n-typ FET mättes ha en onormal ingångsspänningsVt. Det var den 48th n-typ FETEN på det ror, som visat in Figurera 1.

Figurera 1. Optiskt avbilda av ett litet delar upp av den testade SRAMEN gå i flisor. Missad bet innehåller entyp FET (48th på det ror), med en onormal Vt.

Scanningmikrovågmicroscopy användes därefter i ett försök att finna någon ovanlig rekvisita av transistorn (dvs., rekvisita, som skilja sig åt från de av annat, det normalatransistorer). En ren Halv Liter belägger med metall sonden, och en ledande täckt silikonsond båda användes. Den Halv Literen belägger med metall sonden var ìm 300 till 400 long och gjort av fast platina som monteras på en aluminum substrate. Dess fjädra konstanten beräknades som vara från 0,3 till 0,8 nN/nm; dess spetsradie av krökning var ungefärligt 10 till 20 nm. Silikonsonden var ìm 125 long och täckt med Ti 20nm och 10nm Halv Liter. Dess nominal fjädrar konstant var 5 nN/nm, och den hade en spetsradie av omkring 40 nm.

Scanningen bars ut under omgivande villkorar i kontaktfunktionsläge. Utvalda mikrovågfunktionsfrekvenser var mellan 2 och 5 GHz. Lowen - frekvensmodulering var omkring 80 kHz. Bildläsningen klassar var typisk från 0,5 till 1 fodrar/sekunden. Båda typer av sonder visade att jämna SMM-resultat på SRAMEN gå i flisor.

Resultat

Att exakt identifiera något möjlighetproblem med ett tillräckligt jämnt av specificera, varje två parar av FETs på samma ror, som den missade FETEN avlästes, från 43rd/44. parar till och med 51st/52. parar, som visat in Figurera 2. En slutsumma av fyra uppsättningar av avbildar (A, B, C, D) ficks under samma villkorar. Varje fastställd innehållen topografi (överträffa), dC/dV (en mitt) och VNA-amplitud (botten) avbildar, som erhölls samtidigt. För illustration ämnar, de numreran-typ FETsna på samma ror även, som den missade FETEN skisserades med kvadrerar avbildar sammanlagt.

Figurera 2. Fyra uppsättningar (A, B, C, D) av scanningmikrovågmicroscopy avbildar på den missade SRAMEN gå i flisor. Varje uppsättning innehåller topografi (överträffa), dC/dV (en mitt), och VNA-amplitud (botten) avbildar, fånget samtidigt. Det rött kvadrerar skisserar den missade 48th n-typ FETEN; blåttet kvadrerar är det normalan-typ FETs på samma ror.

Topografin avbildar av den 48th n-typ FETEN, skisserat av det rött kvadrerar Figurerar in 2 B1 och C1, verkade inte att ha några att strukturera skillnaden som jämförs till annan, det normalan-typ FETs (blått kvadrerar såväl som de omärkt av topografin avbildar sammanlagt). De var mycket liknande till de som sågs på annan SRAM, tar prov också [2, 4].

I dCen/dV avbildar, emellertid var skillnaden ganska märkbar. Varje konsekvent det normalan-typ FET (blått kvadrerar), visade ett mörkerområde nära centrera. (Det låga) mörkret värderar i dCen/dV avbildar föreställd p-typ dopant av brunnen i kanalisera. Den 48th n-typ FETEN, var å andra sidan sänker fullständigt utan någon kontrast, som visat i det rött kvadrerar av båda Figurerar 2 B2 och C2.

Den saknade p-dopanten signalerar i den 48th n-typ FETEN indikerade klart att en ändring av dopant strukturerar i kanaliseraområdet av transistorn. VNA-amplituden avbildar av den 48th n-typ FETEN, om undersökt försiktigt i, Figurerar 2 B3, och C3, visade också att några olika strukturerar jämfört till annat, det normalan-typ FETs. Detta indikerade att en olik kapacitens/impedans värderar.

Avslutningar

Det nytto- av scanningmikrovågmicroscopy för halvledarefelanalys har visats. Avbildar av dopantkoncentration som mätas från dCen/dV, signalerar på en SRAM gå i flisor identifierade klart en ovanlig dopant strukturerar i en missad n-typFET, som skilja sig åt från annan, det normalan-typ FETs. Kapacitensen avbildar mätt från VNA-amplituden visade också en olik kontrast i transistorn.

Detta experiment har visat att avläsande mikrovågmicroscopy kan vara lämpligt rikta-avbilda bearbetar för att sondera en variation av elektriska fel i halvledareapparater på mikrometern till nanometerfjäll som inte är synliga från ytbehandlatopografin strukturerar.

Hänvisar till

[1] Till exempel P. Tangyunyong och C.Y. Nakakura, J. Vakuum Sci. Technol. 21, 1539 (2003); T-. Tong och A. Erickson, ISTFA 2004, LandskampSymposium för att Testa och FelAnalys, 42 (2004).

[2] Wenhai Han, den Keysight Applikationen Noterar 5989-8881EN, 2008.

[3] F. Noterar Michael Serry, den Keysight Applikationen 5989-8818EN, 2008.

[4] Wenhai Han och Hassan Tanbakuchi, ISPM 08, Konferens för Microscopy för LandskampScanningSond, Seattle, Juni 2008.

[5] Wenhai Han, Photonics Spectra, Maj 2008, P. 58.

[6] E.H. Nicollian och J.R. Brygga, MOS (Belägga med metall OxidHalvledaren), Fysik och Teknologi, Wiley, New York, 1982.

Om Keysight Teknologier

Keysight är en global elektronisk mätningsteknologi och marknadsför ledareportion för att omforma dess kunders mätning erfar till och med innovation i radio-, modul- och programvarulösningar. Keysight ger elektronisk mätning instrumenterar och system och släkt programvara, programvarudesign bearbetar och servar använt i designen, utvecklingen, tillverkningen, installationen, utplaceringen och funktionen av elektronisk utrustning. Information om Keysight är tillgänglig på www.keysight.com.

Källa: Keysight Teknologier

För mer information på denna källa behaga besökKeysight Teknologier

Date Added: Apr 29, 2011 | Updated: Dec 16, 2014

Last Update: 16. December 2014 07:36

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit