近年来,中国已成为带动全球半导体市场增长的主要动力,随着5G商用牌照落地并在2019年11月份正式使用,会大大推动半导体芯片产业的发展。失效分析对于提高半导体产品质量,技术开发、改进,产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。针对半导体器件局部失效分析,可以借助XPS成像技术及微区分析进行表征,岛津XPS配备专利技术的DLD二维阵列延迟线检测器,可以同时记录光电子的信号强度及其发射位置,亦可以在数秒的时间里获取完整的XPS谱图及高能量分辨的化学状态图像。小编带您一起来看看XPS成像技术在半导体器件中的应用实例吧!
实例一:引脚迹斑分析
引脚是指从集成电路(芯片)内部电路引出与外围电路的接线,构成了芯片的接口。随着电子技术的发展,电路板上的器件引脚间距越来越小,器件排列更加密集,电场梯度更大,因此电路板对引脚的腐蚀也变得越来越敏感。如下为一故障铜引脚器件,在AXIS SUPRA仪器腔体显微镜下可看到有一处迹斑(直径~150μm),通过成像技术结合微区分析技术(见图1),可知在该区域额外出现了Cl元素,对比周围区域测试结果,推测该元素的存在是造成腐蚀的主要原因,此外O元素峰强也有所增加,说明该区域氧化现象更为显著。
图1 平行成像及选区测试结果
实例二:“金手指”缺陷区域分析
“金手指”是指电脑硬件如内存条上与内存插槽、显卡与显卡插槽之间等进行电信号传输的介质,金手指涂敷工艺不良或由于使用时间过长导致其表面产成了氧化层,均会导致接触不良,甚至造成器件报废。如下采用XPS分析结合平行成像技术对“金手指”区域及缺陷处进行测试,不同视场成像结果见下图2,亮度越高的区域表示Au元素含量越多。
图2 不同视场下的“金手指”样品成像结果
对缺陷部位及显著存在Au元素部位分别进行小束斑选区分析,测试位置见下图3,由测试得到的全谱结果可知,两个区域均存在一定量的F元素;在图像中较亮区域测得结果中,Au元素为主要存在元素,表面C、O元素较少,而缺陷部位测试结果中则只具有少量的Au 4f信号,而C、O、N元素峰较为显著,推测该缺陷部位存在一定的有机物污染。
图3 “金手指”样品缺陷处微区分析结果
小 结
选用XPS成像技术对半导体器件微区的表面元素进行分析,可以清楚地了解各元素在器件表面的分布情况,结合污染元素组成及化学状态进行有目的的原因排查,有助于对功能器件的质量控制和失效机制进行把控和解析,有效杜绝污染和器件失效发生,以达到不断对产品工艺和技术进行优化的目的。
撰稿人:崔园园
岛津/Kratos X射线光电子能谱仪AXIS SUPRA+
AXIS SUPRA+卓越的自动化技术
● 无人值守自动进行样品传输和交换
● 硬件自动化控制,实时监测谱仪状态和校准
AXIS SUPRA+超强的表面分析能力
● 具有高性能XPS分析、快速平行化学成像分析、小束斑微区分析
● 利用角分辨、高能X射线源、深度剖析可以实现从超薄到超厚的深度分析
● 多种功能附件(惰性气体传输器、高温高压催化反应池等)和可拓展多种表面分析技术,如紫外光电子能谱(UPS),离子散射谱(ISS),反射电子能量损失谱(REELS),俄歇电子能谱和扫描俄歇电子显微镜(AES和SAM)等等
AXIS SUPRA+高效智能工作流程适合多用户环境
● 高吞吐量、快速队列样品分析模式实现连续分析
● AXIS SUPRA+采用的通用表面分析ESCApe软件系统使用户与谱仪的交互简单化和智能化,可以进行谱仪的控制、数据的采集和分析
液质方法包巡礼:全氟和多氟烷基化合物 PFAS MRM 数据库
解读SIL-40进样器清洗模式的运行方式
如何轻松实现抗体药物中糖链及聚集体分析的自动化
大连化物所-岛津组学研究创新合作实验室成果交流会暨代谢组学前沿学术论坛圆满落幕
相关产品
关注
拨打电话
留言咨询