首頁 MIM電容元件 漏電,用這五步驟,速找異常點

MIM電容元件 漏電,用這五步驟,速找異常點

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MIM電容元件 漏電,用這五步驟,速找異常點

by ruby

發佈日期:2020/2/4MIM電容元件
發佈單位:iST宜特

MIM電容元件 發生異常,該如何妥善運用失效分析工具,速找異常點?

MIM電容元件

金屬絕緣層金屬(Metal-Insulator-Metal,MIM)電容元件,不僅應用在過濾射頻電路(RF IC)中的雜訊,或在數位電路(Digital electronics)中作為負載元件,在一般積體電路(IC)與電路板(PCB)製程中,也廣泛的被應用。因此,一旦MIM電容元件中,發生漏電、變形等異常,將會使得IC無法正常運作,甚至造成結構脫層現象。

然而MIM發生的異常位置,卻可能被金屬層(Metal) 蓋住,而不易發現。

一般傳統找異常點有兩個方式,一是將MIM樣品研磨去層(Delayer)至Via(金屬與金屬之間的接口),再使用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察,但此方式,僅能初步檢視Via是否有問題,若失效點不在Via附近的話就不易找到異常點。

第二種方式是,透過EBAC (Electron Beam Absorbed Current) 技術,找出異常點,然而若此MIM樣品的下電極板沒有接地,則效果將會大大打折。

那要如何正確找到MIM異常點呢? 簡單五步驟,讓MIM失效位置無所遁形。以下宜特經典案例,MIM發生漏電情形,宜特就是運用這五步驟,快速協助您找到產品異常點。

IC Defect
  • 第一步驟 : I-V電特性量測

    藉由 I-V電特性量測(I-V Curve) MIM電容元件是否有漏電異常。

  • 第二步驟 : 晶片去層(Delayer)

    當確認有漏電現象後,若直接用OBIRCH等電性量測定位工具,由於MIM Capacitor架構中,Top-MIM上方,往往還會有金屬層覆蓋,無法清楚定位異常點。因此,需要使用晶片去層技術(Delayer),移除MIM上層的覆蓋金屬。

  • 第三步驟:鍍層(Coating Pads)

    經過Delayer,並透過FIB電路修補技術,進行鍍層(Coating Pads)後,即可上電,輸入訊號,找到異常點位置(圖一)。

    圖一:圖上的紅點,即為異常點位置。

  • 第四步驟:切片(Dual Beam FIB)

    針對異常亮點位置,進一步利用雙束聚焦離子束(Dual Beam FIB)工具,用電子束方式對樣品斷面(剖面)進行觀察(圖二)。

    MIM電容元件異常

    圖二: 由DB-FIB結果觀察到 Via3下方的MIM結構異常

  • 第五步驟:顯像(TEM)

    最後透過穿透式電子顯微鏡(TEM),更清楚確認,MIM結構中的絕緣層異常,導致上下電極板間有漏電路徑產生進而找到漏電真因(圖三)。

    IC MIM TEM

    圖三: MIM結構中的絕緣層異常,導致上下電極板間有漏電路徑產生。

本文與長久以來支持宜特的您,分享經驗,若您任何IC異常狀況不知如何分析,或是對相關知識想要更進一步了解細節,歡迎洽詢+886-3-579-9909 分機6775施先生│Email: web_ise@istgroup.com