Nanoprobing在半導(dǎo)體器件失效分析（Failure Analysis，F(xiàn)A）中的應(yīng)用

隨著集成電路（IC）元件尺寸的不斷縮小，基于掃描電子顯微鏡（SEM）的納米探針（Nanoprobing）已成為集成電路（IC）故障分析（FA）中廣泛地使用的一種技術(shù)，用于表征微芯片的性能，以及定位和分析缺陷的根本原因。

Fig.1 Six probes in contact with a 14 nm sample

Nanoproing技術(shù)

在先進(jìn)制程工藝產(chǎn)品（7nm，5nm，3nm），為了對(duì)單個(gè)晶體管的源極、漏極和柵極，芯片特定位置的金屬節(jié)點(diǎn)和芯片內(nèi)部的互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，就需要用到Nanoprobing技術(shù)。

簡(jiǎn)單的來說，Nanoprobing需要納米級(jí)的機(jī)械手（Nano-manipulator），信號(hào)放大器和高分辨率的掃描電子顯微鏡（SEM）。

Fig.2德國Kleindiek Probe Workstation

納米級(jí)的機(jī)械手（Nano-manipulator）

機(jī)械手可以將探針（Probe Tip）精確的定位到芯片樣品的ROI（Region of Interest）區(qū)域的特定位置，如單一晶體管的源極，漏極，特定結(jié)構(gòu)位點(diǎn)，用于后續(xù)的電學(xué)性能表征。

Fig.3 Three probes in contact with a 7 nm sample

納米機(jī)械手是由壓電陶瓷（piezoelectric ceramic）驅(qū)動(dòng)，其分辨率是納米級(jí)的。

Fig. 4 MM3E機(jī)械手，德國Kleindiek

Fig.5 PS 8.8 Prober Shuttle, 德國Kleindiek

Nanoprobing的應(yīng)用

1 電學(xué)性能表征

Nanoprobing可以對(duì)單一的晶體管，特定的金屬節(jié)點(diǎn)進(jìn)行電學(xué)性能測(cè)試。通過機(jī)械手前端的極細(xì)探針，與電路形成良好的連接，同時(shí)通過屏蔽保護(hù)良好線纜提取微弱的探測(cè)信號(hào)，用于測(cè)量關(guān)鍵的電學(xué)指標(biāo)。

Fig.6 I-V curves from a transistor built in 7 nm technology

Fig. 7 EBAC imaging on a 7 nm device 

Fig. 8 EBIC, 3nm technology