國儀量子電鏡在芯片后道 Al 互連電遷移空洞檢測的應用報告

一、背景介紹

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

據(jù)統(tǒng)計，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)嚴重。所以，精準檢測芯片后道 Al 互連電遷移空洞，對保障芯片質量、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行高分辨率觀察和精確分析，難以滿足當前芯片制造與研究需求。

二、電鏡應用能力

（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 互連導線的微觀結構。在檢測電遷移空洞時，可精準定位微小空洞，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線中直徑僅幾十納米的空洞，甚至可以觀察到空洞內部的微觀特征，為后續(xù)分析提供直觀且精準的圖像依據(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行尺寸測量和分布統(tǒng)計。在圖像上選取空洞邊緣的測量點，軟件就能計算出空洞的直徑、面積等尺寸參數(shù)。通過對多個空洞的測量統(tǒng)計，還能繪制空洞分布圖譜，分析空洞在互連導線不同區(qū)域的分布規(guī)律。這些數(shù)據(jù)有助于評估電遷移對 Al 互連導線的影響程度，為預測芯片壽命提供數(shù)據(jù)支持。

（三）與電遷移機制關聯(lián)分析

結合 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制。通過觀察不同工作時間、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系。例如，發(fā)現(xiàn)電流密度與空洞生長速率之間的關聯(lián)，為優(yōu)化芯片設計和工藝參數(shù)提供理論依據(jù)，以減少電遷移空洞的產生。

三、產品推薦

國儀量子 SEM3200 是檢測芯片后道 Al 互連電遷移空洞的理想設備。其高分辨率成像功能，可精準捕捉微小空洞的細節(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大，降低了操作難度，提高檢測效率。設備穩(wěn)定性強，能長時間穩(wěn)定運行，保證檢測結果的準確性和重復性。選擇 SEM3200，為芯片制造企業(yè)、科研機構提供有力的技術支撐，助力解決芯片電遷移空洞問題，提升芯片質量和可靠性，推動芯片產業(yè)發(fā)展。