國儀量子電鏡在芯片后道 Al 互連電遷移空洞檢測的應(yīng)用報(bào)告

一、背景介紹

隨著芯片集成度不斷攀升，芯片后道 Al 互連技術(shù)成為確保信號傳輸與芯片功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在芯片工作時(shí)，Al 互連導(dǎo)線中的電子持續(xù)流動，會對金屬原子產(chǎn)生作用力，引發(fā)電遷移現(xiàn)象。電遷移可能致使 Al 原子移動并聚集，進(jìn)而在互連導(dǎo)線中形成空洞。這些空洞一旦出現(xiàn)，會增大導(dǎo)線電阻，阻礙電流傳輸，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致電路斷路，使芯片失效。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在芯片可靠性問題中，因電遷移空洞引發(fā)的故障占比相當(dāng)可觀。而且，隨著芯片尺寸縮小、工作頻率提高，電遷移空洞問題愈發(fā)嚴(yán)重。所以，精準(zhǔn)檢測芯片后道 Al 互連電遷移空洞，對保障芯片質(zhì)量、延長使用壽命、提升可靠性意義重大。傳統(tǒng)檢測手段難以對微小空洞進(jìn)行高分辨率觀察和精確分析，難以滿足當(dāng)前芯片制造與研究需求。

二、電鏡應(yīng)用能力

（一）高分辨率成像觀測空洞

國儀量子 SEM3200 電鏡擁有高分辨率成像能力，能清晰呈現(xiàn)芯片后道 Al 互連導(dǎo)線的微觀結(jié)構(gòu)。在檢測電遷移空洞時(shí)，可精準(zhǔn)定位微小空洞，清晰展示空洞的形狀、大小和位置。例如，能清晰分辨出互連導(dǎo)線中直徑僅幾十納米的空洞，甚至可以觀察到空洞內(nèi)部的微觀特征，為后續(xù)分析提供直觀且精準(zhǔn)的圖像依據(jù)。

（二）空洞尺寸與分布分析

借助 SEM3200 配套的圖像分析軟件，可對檢測到的空洞進(jìn)行尺寸測量和分布統(tǒng)計(jì)。在圖像上選取空洞邊緣的測量點(diǎn)，軟件就能計(jì)算出空洞的直徑、面積等尺寸參數(shù)。通過對多個空洞的測量統(tǒng)計(jì)，還能繪制空洞分布圖譜，分析空洞在互連導(dǎo)線不同區(qū)域的分布規(guī)律。這些數(shù)據(jù)有助于評估電遷移對 Al 互連導(dǎo)線的影響程度，為預(yù)測芯片壽命提供數(shù)據(jù)支持。

（三）與電遷移機(jī)制關(guān)聯(lián)分析

結(jié)合 SEM3200 獲取的空洞信息和電遷移理論，可深入研究電遷移空洞的形成機(jī)制。通過觀察不同工作時(shí)間、不同電流密度下芯片的空洞情況，分析空洞形成與電遷移過程中各種因素的關(guān)系。例如，發(fā)現(xiàn)電流密度與空洞生長速率之間的關(guān)聯(lián)，為優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)提供理論依據(jù)，以減少電遷移空洞的產(chǎn)生。

三、產(chǎn)品推薦

國儀量子 SEM3200 是檢測芯片后道 Al 互連電遷移空洞的理想設(shè)備。其高分辨率成像功能，可精準(zhǔn)捕捉微小空洞的細(xì)節(jié)，滿足芯片微觀檢測的高精度需求。操作界面簡潔直觀，圖像分析軟件功能強(qiáng)大，降低了操作難度，提高檢測效率。設(shè)備穩(wěn)定性強(qiáng)，能長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。選擇 SEM3200，為芯片制造企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)提供有力的技術(shù)支撐，助力解決芯片電遷移空洞問題，提升芯片質(zhì)量和可靠性，推動芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。