|
在集成电路技术节点持续微缩、三维集成异军突起的今天，静电放电（ESD）引发的失效已成为困扰半导体可靠性的核心难题之一。传统失效分析手段在面对纳米尺度、复杂堆叠结构中的ESD损伤时，常感力不从心。而Obirch（光学束诱导电阻变化）技术的出现与发展，正为这一领域注入全新活力，使ESD失效分析真正实现了“如虎添翼”的突破。 Obirch工作原理图 ESD失效的本质是瞬间大电流导致的局部热效应与介质击穿，其损伤区域往往微小而隐蔽。常规的电性测试虽能定位故障端口或电源网络，却难以精确捕捉物理损伤点。热点检测技术如EMMI（发射显微镜）对某些泄漏敏感，但对ESD造成的电阻变化，尤其是非发光型缺陷，其探测效率有限。而Obirch技术独辟蹊径，它利用聚焦激光束局部加热芯片，通过监测因温度系数引起的微小电阻变化来定位异常。当激光扫描到因ESD损伤而变得敏感的金属互联或扩散区时，电阻的显著变化能清晰地将故障点从数百万甚至数十亿晶体管中凸显出来，其空间分辨率与灵敏度远超传统手段。 birch定位异常点 Obirch技术在ESD失效分析中的核心优势，首先体现在其卓越的定位能力上。在先进工艺节点下，金属线宽已步入纳米量级，ESD导致的细微熔丝、晶须或介质击穿往往深藏于多层互连之中。Obirch不仅能穿透多层介质进行体扫描，其热激励信号对材料微观结构的变化极为敏感，即使是亚微米级的损伤点也能被有效捕获，为后续物理验证提供了精确的“靶点”。 OBIRCH 定位的金属化存在异常 其次，Obirch具备卓越的机理诊断能力。ESD事件引发的损伤模式多样，如栅氧击穿、结穿刺、金属线烧毁等，其电阻变化特征各异。通过分析Obirch信号的极性、幅值及形态，分析人员可以初步判断失效的物理本质——是金属互联的熔断导致电阻升高，还是介质泄漏引起电阻下降？这种在无损状态下对失效机理的预判，极大地缩短了分析周期，避免了盲目剖切可能带来的二次损伤或证据破坏。 再者，Obirch技术对现代芯片复杂结构的强大适应性，使其价值倍增。面对FinFET、GAA等三维晶体管结构，以及3D-IC中的硅通孔（TSV）和芯片堆叠，ESD电流路径愈发复杂。Obirch的激光束可以逐层聚焦，结合芯片的剥层处理，实现三维空间内的故障精确定位，这对于分析发生在垂直方向的ESD失效至关重要。 一个典型分析流程如下：在芯片经历ESD应力测试失效后，先进行电性表征，锁定失效引脚或电源域；随后利用Obirch系统对可疑区域进行全面扫描，获取异常热点；根据热点分布与电路布局，结合IV曲线等电学数据，推断可能的ESD失效机理（如输入级的GGNMOS钳位器件失效、输出级的寄生BJT开启等）；最后，通过FIB（聚焦离子束）剖切、SEM/TEM观测进行物理验证，完成从现象到根源的完整分析链条。 Obirch应用于氧化层失效定位 诚然，Obirch技术也面临挑战，例如对样品表面平整度要求高，激光可能对超薄介质层带来热影响等。但随着锁相探测、波长优化等技术的引入，其信噪比与适用性正不断提升。 总而言之，在集成电路向着更高密度、更复杂架构演进的征程中，ESD可靠性如同悬顶之剑。Obirch技术以其高精度、高灵敏度的定位与诊断能力，成为了斩断ESD失效分析迷雾的一柄利剑，它不仅提升了分析效率，更深化了我们对失效物理的理解。正如猛虎添翼，Obirch正赋能半导体行业，以更锐利的眼光洞察微观世界的故障奥秘，为打造更坚固、更可靠的芯片保驾护航。
| 
