EBIRCH (Electron Beam Induced Resistance Change)

背景：

短路（short）故障的缺陷定位一直是現(xiàn)代先進(jìn)納米器件失效分析（FA）的一大挑戰(zhàn)。近年來(lái)，電子束誘導(dǎo)電阻變化（EBIRCh）技術(shù)已被應(yīng)用于故障分析。EBIRCH技術(shù)與基于 SEM 的納米探測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合，不僅可以直接對(duì)可疑橋接部位進(jìn)行電學(xué)表征，還能以SEM分辨率直接精確定位缺陷位置。

Short故障是半導(dǎo)體器件中最常見(jiàn)的電氣故障之一。發(fā)射顯微鏡（EMMI）或光束誘導(dǎo)電阻變化（OBIRCH）已被廣泛用于short缺陷定位。它們有效地發(fā)現(xiàn)有缺陷的芯片區(qū)域或有問(wèn)題的電路塊。然而，由于分辨率的限制，這種基于光學(xué)的技術(shù)無(wú)法滿足納米級(jí)定位的要求，而且整個(gè)芯片級(jí)測(cè)試或PAD結(jié)構(gòu)是缺一不可的。

如果需要探測(cè)IC內(nèi)部特定Metal/Via和Poly/Contact結(jié)構(gòu)，就需要EBIRCH(電子束誘導(dǎo)電阻變化), 可以對(duì)缺陷（defects）位置納米級(jí)定（50nm）。

EBIRCH原理

EBIRCH 使用AC和DC模式監(jiān)控兩個(gè)探針之間的電阻變化?？蓪?duì)兩個(gè)頂端施加額外的偏置電壓，以使故障對(duì)電子束的電子注入敏感。故障響應(yīng)的強(qiáng)度取決于其對(duì)電子束注入的敏感度。

通過(guò)兩個(gè)納米探針連接IC的PAD，Metal或者Via上，形成電流回路，同時(shí)給與直流偏置電壓。當(dāng)電子束探測(cè)樣品時(shí)，材料或結(jié)構(gòu)由于電子束照射產(chǎn)生電阻的變化，從而對(duì)應(yīng)的電流變化。探針將這種微弱的信號(hào)通過(guò)放大器放大并成像。

EBIRCH可探測(cè)IC內(nèi)部的各Metal層和Poly/Contact層，通過(guò)探測(cè)電流的變化，定位Short或者偏高阻抗的失效位點(diǎn)。

EBIRCH優(yōu)勢(shì)

針對(duì)缺陷的形貌，EBIRCH生成亮點(diǎn)較為集中，更有效于準(zhǔn)確定位異常位置，亮點(diǎn)尺寸約小于 100nm²；而OBIRCH生成亮點(diǎn)則較為發(fā)散，亮點(diǎn)尺寸約大于 750nm²。

與EBAC的區(qū)別

EBAC只能針對(duì)open類(lèi)型的interconnect 的問(wèn)題，偵測(cè)阻值需大于1MΩ，若遇高阻抗以至于direct short則需借助 EBIRCH。隨著制程縮小，因阻抗造成的性能問(wèn)題也隨之增加，在能夠定出問(wèn)題線路的前提下，EBIRCH 便是非常有力的工具。

更多EBIC/EBAC/RCI/EBIRDH方法請(qǐng)關(guān)注德國(guó)Kleindiek EBIC Amplifier和 Nanoprobing System。