Nanoprobing在半導體器件失效分析（Failure Analysis，F(xiàn)A）中的應用

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，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

在先進制程工藝產品（7nm，5nm，3nm），為了對單個晶體管的源極、漏極和柵極，芯片特定位置的金屬節(jié)點和芯片內部的互連結構進行探測，就需要用到Nanoprobing技術。

簡單的來說，Nanoprobing需要納米級的機械手（Nano-manipulator），信號放大器和高分辨率的掃描電子顯微鏡（SEM）。

Fig.2德國Kleindiek Probe Workstation

納米級的機械手（Nano-manipulator）

機械手可以將探針（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，特定結構位點，用于后續(xù)的電學性能表征。

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

納米機械手是由壓電陶瓷（piezoelectric ceramic）驅動，其分辨率是納米級的。

Fig. 4 MM3E機械手，德國Kleindiek

Fig.5 PS 8.8 Prober Shuttle, 德國Kleindiek

Nanoprobing的應用

1 電學性能表征

Nanoprobing可以對單一的晶體管，特定的金屬節(jié)點進行電學性能測試。通過機械手前端的極細探針，與電路形成良好的連接，同時通過屏蔽保護良好線纜提取微弱的探測信號，用于測量關鍵的電學指標。

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