EBIRCH（電子束誘導電阻變化）分析方法簡介

EBIRCH (Electron Beam Induced Resistance Change)

背景：

短路（short）故障的缺陷定位一直是現代先進納米器件失效分析（FA）的一大挑戰。近年來，電子束誘導電阻變化（EBIRCh）技術已被應用于故障分析。EBIRCH技術與基于 SEM 的納米探測系統相結合，不僅可以直接對可疑橋接部位進行電學表征，還能以SEM分辨率直接精確定位缺陷位置。

Short故障是半導體器件中最常見的電氣故障之一。發射顯微鏡（EMMI）或光束誘導電阻變化（OBIRCH）已被廣泛用于short缺陷定位。它們有效地發現有缺陷的芯片區域或有問題的電路塊。然而，由于分辨率的限制，這種基于光學的技術無法滿足納米級定位的要求，而且整個芯片級測試或PAD結構是缺一不可的。

如果需要探測IC內部特定Metal/Via和Poly/Contact結構，就需要EBIRCH(電子束誘導電阻變化), 可以對缺陷（defects）位置納米級定（50nm）。

EBIRCH原理

EBIRCH 使用AC和DC模式監控兩個探針之間的電阻變化。可對兩個頂端施加額外的偏置電壓，以使故障對電子束的電子注入敏感。故障響應的強度取決于其對電子束注入的敏感度。

通過兩個納米探針連接IC的PAD，Metal或者Via上，形成電流回路，同時給與直流偏置電壓。當電子束探測樣品時，材料或結構由于電子束照射產生電阻的變化，從而對應的電流變化。探針將這種微弱的信號通過放大器放大并成像。

EBIRCH可探測IC內部的各Metal層和Poly/Contact層，通過探測電流的變化，定位Short或者偏高阻抗的失效位點。

EBIRCH優勢

針對缺陷的形貌，EBIRCH生成亮點較為集中，更有效于準確定位異常位置，亮點尺寸約小于 100nm²；而OBIRCH生成亮點則較為發散，亮點尺寸約大于 750nm²。

與EBAC的區別

EBAC只能針對open類型的interconnect 的問題，偵測阻值需大于1MΩ，若遇高阻抗以至于direct short則需借助 EBIRCH。隨著制程縮小，因阻抗造成的性能問題也隨之增加，在能夠定出問題線路的前提下，EBIRCH 便是非常有力的工具。

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