FIB雙束電鏡是一種集成了聚焦離子束（FIB）和掃描電子顯微鏡（SEM）技術(shù)的復(fù)合型儀器。該儀器在集成電路（IC）失效分析中具有重要的應(yīng)用價值，能夠?qū)﹄娮釉?nèi)部的結(jié)構(gòu)和失效機理進(jìn)行深入的研究與分析。
集成電路失效分析的核心任務(wù)是確定電路或芯片失效的根本原因，分析過程通常需要對芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入剖析。FIB雙束電鏡在這一過程中提供了許多重要的技術(shù)支持，具體應(yīng)用如下：
1、電路故障定位與剖析
集成電路的故障通常由微小的物理損傷、連接斷裂、污染或過熱等原因引起。它能夠通過聚焦離子束對芯片進(jìn)行精確切割，暴露電路內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)，并通過SEM實時觀察切割后暴露的結(jié)構(gòu)，快速定位故障區(qū)域。例如，可以用于去除封裝材料，直接接觸到芯片表面和內(nèi)部電路，進(jìn)而進(jìn)行詳細(xì)的分析。
2、微區(qū)修復(fù)與故障修復(fù)
在集成電路失效分析中，不僅能夠切割和剖析樣品，還能進(jìn)行局部修復(fù)。通過離子束沉積技術(shù)，可以在芯片故障區(qū)域進(jìn)行金屬或其他材料的沉積，從而實現(xiàn)局部修復(fù)。這一過程非常適合處理微小的電路斷裂或短路，尤其是在無法使用傳統(tǒng)的焊接方法進(jìn)行修復(fù)時，F(xiàn)IB修復(fù)技術(shù)提供了一種非常有效的解決方案。
3、電路缺陷的三維重建
FIB雙束電鏡可以通過對集成電路樣品進(jìn)行連續(xù)的切割和掃描，獲得多個截面的高分辨率圖像。結(jié)合圖像處理技術(shù)，可以重建芯片內(nèi)部電路的三維結(jié)構(gòu)，幫助分析人員更好地理解電路設(shè)計和缺陷位置。三維重建技術(shù)不僅提高了故障分析的準(zhǔn)確性，還能夠幫助識別電路缺陷的擴展趨勢，為未來的設(shè)計改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。
4、元件級失效分析
可用于元件級失效分析，特別是針對集成電路中微小的元件失效，例如晶體管、二極管等。這些元件的失效往往是由于短路、開路或擊穿等因素引起的，而這些失效通常無法僅通過表面觀察或外部檢測發(fā)現(xiàn)。利用FIB技術(shù)，可以精確地切割電路層，暴露元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并結(jié)合電子顯微鏡觀察，深入分析元件的失效機制。
5、材料分析與故障根源查找
還可以配合能譜分析（EDS）等技術(shù)，對集成電路樣品的成分進(jìn)行詳細(xì)分析。通過分析失效區(qū)域的材料組成，能夠判斷是否存在因材料污染、材料缺陷等原因?qū)е碌氖А＠纾ㄟ^能譜分析可以檢測到金屬元素的遷移或合金成分的不均勻分布，幫助確定失效的原因。
FIB雙束電鏡作為集成電路失效分析中的重要工具，通過其高精度切割、表面觀察、成分分析、三維重建等多項優(yōu)勢，極大地提高了故障定位和失效分析的效率與準(zhǔn)確性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，在集成電路設(shè)計、生產(chǎn)及后期失效分析中的應(yīng)用將更加廣泛，成為芯片制造和質(zhì)量控制的重要支撐工具。
