Plate-forme Caractérisation CIM PACA Caractérisation des matériaux – Analyse de défaillance

Présentation et description des moyens disponibles

Janvier 2014

• Présentation de la plate-forme

• Liste des équipements disponibles sur la plate-forme

• Fiches descriptives des équipements

Sommaire

• La plate-forme Caractérisation CIM PACA est localisée sur la Z.I. de ROUSSET (13790) dans les Bouches-du-Rhône (France)

• Elle assure des prestations de service dans les domaines de: – la caractérisation physico-chimique des matériaux – l’analyse de défaillance des composants

• Ces prestations sont proposées:

– à ses Membres cotisants (Air Liquide Balazs – Aix Marseille Université – Atmel – Biophy Research – IBS – LFoundry – Nexcis – Presto Engineering Europe – Probion Analysis – STMicroelectronics – Tera Environnement)

– aux entités tierces non-membres sur demande (prestations extérieures)

• Les équipements de la plate-forme sont opérés par des spécialistes issus des Membres, ce qui permet de réaliser des prestations complètes (avec fourniture d’un rapport d’analyse détaillé)

• La plate-forme bénéficie d’un agrément au titre du Crédit Impôt Recherche (CIR): en conséquence, les travaux de R&D peuvent être pris en compte dans le cadre du crédit d’impôt recherche

• Pour plus d’informations, contacter: Pascal GALAND – Directeur Bureau: +33 (0)4 42 68 88 45 – Mobile: +33 (0)6 80 53 49 83 E-mail: pascal.galand@caracterisation.org Internet: www.pf-caracterisation.org

Présentation

Liste des équipements

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• D-SIMS Cameca IMS 7f

• ToF-SIMS ION-TOF 5

• Micro Auger PHI 700

• XPS Kratos Axis Nova

• Ellipsomètre/GXR Sopra GES5-GXR

• Profilomètre mécanique Alpha-Step IQ

• Profilomètre optique 3D Sensofar Neox

• AFM Veeco Dimension 3100 + modules électriques SCM / SSRM / Extended-TUNA

• Micro Raman (LabRAM HR800 couplé à un PSIA X100)

• VPD/ICP-MS IAS Expert / PerkinElmer NexION 300S

• ATD/GC/MS PerkinElmer

• Wafer Outgassing System WOS 2000 PerkinElmer

• PTR/MS

• Banc de contamination organique (banc de perméation + réacteur)

• Banc de contamination inorganique

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• FIB dual beam FEI Strata 400S

• FIB dual beam FEI Helios NanoLab 450S

• TEM FEI Titan 80-300

• TEM UHR FEI Titan 80-300 avec Cs corrigé

• SEM Hitachi S-4800

• Amincisseur ionique NanoMill 1040

• Testeur électrique Diamond D10

• Microscope à émission de lumière & test par faisceaux lasers Meridian WaferScan

• Microscope à émission de lumière dynamique EmiScope IIIt

• Station de nanoprobing Multiprobe

• Système nanoprobing sur SEM Kleindiek

• Thermographie infrarouge HR ELITE

• Décapsulation laser SESAME 1000

• Banc de test faible courant Cascade avec instrumentation Agilent

• Banc de test d’électromigration Aetrium

• Wafer tester Semilab WT-2000

IMS 7f D-SIMS

• La Spectroscopie de Masse d'Ions Secondaires (SIMS) est une technique d'analyse physico-chimique de l'extrême surface à très grande sensibilité. Elle est basée sur la détection des ions secondaires produits sous l'effet d'un bombardement d'ions primaires incidents qui érodent simultanément l’échantillon.

• Elle permet de faire des analyses élémentaires en profondeur en profil (du nm au micron en profondeur) sur des solides avec une très grande sensibilité (du ppm au ppb selon les éléments). Il est possible notamment d’analyser des distributions de dopants dans le silicium. C'est une méthode destructive.

• Concernant la résolution latérale, la taille minimale d'analyse est de l’ordre de 10*10 µm et dépend de la concentration cherchée

• Principales caractéristiques:

– Petit échantillon (taille de l’ordre de 7mm*7mm)

– Haute résolution en masse (sépare 30SiH de P)

– Possibilité de travailler sur des zones localisées (< 50µm2 avec réduction de sensibilité)

– Bon vide ultime (spec 7e-10 mbar)

– Jusqu’à 500eV d’impact en O2+ (shallow B)

– Jusqu’à 3kV d’impact en Cs- ( As,P)

– Jusqu’à 500eV d’impact en Cs+

– Possibilité de fuite à oxygène pour réduire le transitoire de surface

TOF.SIMS 5 Time of Flight Secondary Ion Mass Spectroscopy

• La Spectroscopie de Masse d'Ions Secondaires à Temps de Vol (ToF-SIMS) est basée sur le mode statique d'émission ionique secondaire. Par opposition au SIMS dynamique, méthode d'analyse élémentaire qui par essence dégrade et érode la surface bombardée, le ToF SIMS met en œuvre une dose totale d'ions primaires inférieure à 1012 ions par cm² soit un ion primaire pour 1000 atomes de la surface. Le ToF SIMS est en conséquence une méthode d'ionisation douce et permet l'analyse moléculaire de surface.

• Sa principale application est l'analyse élémentaire et moléculaire à très haute sensibilité de traces en extrême surface.

• Il est possible grâce à un dispositif de balayage du faisceau d'ions primaires d’obtenir une cartographie à une résolution submicronique des différents éléments et espèces moléculaires présents à la surface.

• Il est possible également, en couplant l'acquisition avec une séquence d'abrasion, de tracer un profil de composition à très haute résolution en profondeur.

PHI 700 micro-Auger

• Le micro-Auger permet de faire des analyses élémentaires de surface (0.5 à 5nm de profondeur) sur solides pour des éléments > à 0.5-1% en concentration.

• Soumis à un flux d’électrons, le matériau émet des électrons Auger qui sont alors analysés en nombre (aspect quantitatif) et en énergie (identification des éléments et espèces chimiques).

• La microsonde Auger à balayage utilise un canon d'électrons à effet de champ et est dotée d'une source d'ions Argon pour la pulvérisation des surfaces, permettant la réalisation de profils de distribution en profondeur. Le faisceau d'électrons peut être balayé pour produire des images chimiques Auger.

• Elle donne dans certains cas une information sur l'état de liaison des atomes (oxydé, métallique...).

• La résolution latérale est de l'ordre de grandeur de celle d'un SEM (analyse de particule de taille >= 50 nm).

AXIS Nova X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)

• La spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X (XPS) permet de déterminer la composition chimique de la surface de tout matériau solide (profondeur analysée inférieure à 10 nm). Soumis à un flux de photons X, le matériau émet par effet photoélectrique des électrons qui sont alors analysés en nombre (aspect quantitatif) et en énergie (identification des éléments et espèces chimiques).

• Les informations obtenues permettent : – d’identifier tous les éléments (sauf H) et de déterminer

leur concentration atomique (détection limite de 1 %) – de déterminer la nature des liaisons, l’environnement local

et/ou le degré d’oxydation de la plupart des éléments – de mettre en évidence les ségrégations superficielles

(analyse en résolution angulaire et/ou décapage ionique)

• La résolution spatiale est de 3µm en mode imagerie et de 10µm en mode micro-analyse

• Il est également possible de faire des profils en profondeur en abrasant progressivement l'échantillon avec un faisceau d‘argon.

GES5-GXR ellipsomètre spectroscopique et GXR

• L’ellipsométrie spectroscopique (SE) et la réflectivité X à angle rasant (GXR) sont deux techniques permettant la détermination des épaisseurs de couches minces.

• En SE, on utilise une source lumineuse à angle d’incidence variable et à large spectre donnant la possibilité de caractériser un échantillon sur une plage allant de 0.19µm (UV) à 2.05µm (proche IR) . Grâce au calcul des coefficients de réflexion complexes du signal réfléchi par l’échantillon, on peut déduire les indices n et k d’une couche d’épaisseur connue ou l’épaisseur d’une couche connaissant ses indices optiques.

• En réflectivité X à angle rasant (GXR), on utilise un faisceau incident de rayon X. On mesure la variation de l’intensité réfléchie par l’échantillon en fonction de l’angle d’incidence. Cette technique est un complément majeur à l’ellipsométrie pour les mesures d’épaisseur de multicouches et elle permet en plus la détermination des valeurs de rugosité de surface et d’interface.

• Taille du spot : 60x40 mm minimum en mode SE, de l’ordre du cm pour le GXR

• Technique non destructive

Alpha-Step IQ profilomètre mécanique

• Le profilomètre Alpha-Step IQ permet la mesure de topographie de surface en une dimension par balayage d’une pointe sur une surface.

• Il est possible de mesurer des hauteurs de marche pouvant aller de 10 nm à 2 mm.

• Il est principalement utilisé pour la mesure de la profondeur des cratères SIMS et permet ainsi la calibration en profondeur des profils.

PLµ neox profilomètre optique 3D

• Le profilomètre optique 3D sans contact Neox combine 3 techniques non destructives en une seule tête de mesure : la microscopie confocale, l’interférométrie et la réflectométrie spectroscopique.

• L’équipement peut ainsi analyser des surfaces aussi bien rugueuses (en mode confocal) que lisses (en mode interféromètre à balayage vertical – VSI) et très lisses (en mode interféromètre à décalage de phase – PSI). Le mode réflectomètre spectroscopique permet la mesure et l’analyse de couches minces transparentes.

• Le microscope est équipé des 6 objectifs suivants:

– Objectifs confocaux 5X, 20X, 50X et 100X

– Objectifs interférométriques 10X et 50X

• Principales caractéristiques:

– Mesures verticales: de 0.1nm à 40mm

– Résolution verticale: 0.1nm (en mode PSI)

– Résolution latérale: 0.2µm (en mode PSI ou confocal)

– Mesures de couches transparentes: épaisseurs de 10nm à 20µm avec une résolution verticale de 0.1nm

Dimension 3100 microscope à force atomique (AFM)

• La microscopie à force atomique est principalement utilisée pour étudier la topographie d’une surface à l’échelle nanométrique (rugosité, etc…) mais d’autres techniques électriques dérivées de l’AFM (SCM, SSRM, etc…) se sont développées (voir plus loin).

• Une pointe, montée sur un microlevier qui réfléchit un rayon laser, balaye la surface de l’échantillon. La mesure de la déviation de la pointe se fait par la mesure de la position du rayon laser réfléchi.

• C’est une technique non destructive.

• La résolution verticale est de 0.75Å RMS (niveau de bruit < 0.5 Å RMS). La résolution latérale est inférieure à 5nm en mode tapping. L’amplitude maximale est de ±3µm. La hauteur maximale des échantillons est de 20mm.

Module SCM Scanning Capacitance Microscopy

• Le SCM est une technique électrique dérivée de l’AFM qui fonctionne également avec le balayage d’une pointe sur une surface.

• Le SCM permet de caractériser les implantations d’une surface par une mesure des variations de la capacité de l’échantillon au passage de la pointe. Le SCM peut se faire en vue de dessus et en coupe.

• C’est une méthode non destructive.

• La résolution latérale est de 15 nm. La gamme de concentration détectée est de 1015 à 1020 at/cm3.

• Il est possible de faire la distinction entre un dopage de type N et un dopage de type P. Le SCM permet la visualisation de zones faiblement dopées avec un très bon contraste et donne un aperçu des zones fortement dopées.

Module SSRM Scanning Spreading Resistance Microscopy

• Le SSRM est une technique électrique dérivée de l’AFM qui fonctionne également avec le balayage d’une pointe sur une surface.

• Le SSRM permet de caractériser les implantations d’une surface par une mesure des variations de résistivité de l’échantillon localement au voisinage de la pointe. Le SSRM peut se faire en vue de dessus et en coupe.

• Le SSRM nécessite une grande force de contact entre la pointe diamantée et l’échantillon. C’est une méthode destructive.

• La résolution latérale est de 10 nm. La gamme de concentration détectée est de 1015 à 1020 at/cm3.

• Il n’est pas possible de distinguer le type de dopage (N ou P). Le SSRM permet par contre la visualisation des zones fortement dopées avec un très bon contraste et donne un aperçu des zones faiblement dopées. Il permet de séparer deux niveaux de dopage du même type.

Module Extended-TUNA TUNneling Atomic force microscopy

• L’Extended-TUNA est une technique électrique dérivée de l’AFM qui fonctionne également avec le balayage d’une pointe sur une surface. Elle regroupe deux techniques: le TUNA (TUNneling AFM) et le C-AFM (Conductive AFM).

• L’Extended-TUNA permet de caractériser l’uniformité des films isolants minces (d’épaisseur 10 nm maximum). Ce module effectue des imageries en courant.

• L’Extended-TUNA ne se fait qu’en vue de dessus.

• C’est une méthode non destructive.

• La résolution latérale est de 15 nm. La gamme de courant détecté est en courant tunnel (60 fA à 120 pA) et en courant « intermédiaire » (2 pA à 1 µA).

• Il est possible de mettre en évidence des variations de résistivité entre 2 zones, de localiser des défauts électriques, des claquages d’oxydes fins et de les analyser.

LabRAM HR800 (spectromètre Raman)

couplé à un PSIA X100 (AFM) micro-Raman

• Ce système original associe dans un même équipement une spectroscopie vibrationnelle aux microscopies à sonde locale

• La très grande versatilité de ce couplage permet de mener des études in-situ sur une grande variété de matériaux (semi-conducteurs, isolants, polymères, composés moléculaires, …) sans préparation préalable des échantillons

• La gamme de longueurs d’ondes disponibles s’étend du NUV au NIR en passant par le visible

• Les informations recueillies sont diverses : composition, structure, contrainte, orientation, fluorescence, tomographie, …

• Possibilité d’analyse en composantes principales, de reconstitution d’images à partir d’informations spectrales

VPD ExpertTM couplé à un ICP-MS NexIONTM300S VPD ICP-MS

• La Décomposition en Phase Vapeur (VPD) couplée à la Spectrométrie de Masse par Torche Plasma (ICP-MS) est une technique d’analyse physico-chimique permettant l’identification et la quantification des concentrations surfacique ou volumique des traces d’éléments chimiques. L’équipement est constitué d’une unité de décomposition chimique et de collecte des contaminants reliée à un spectromètre de masse.

• La technique permet une analyse de la surface ou du volume des plaques de silicium vierges ou après nettoyage, dépôt de couches minces, implantation ou traitement plasma. L’analyse partielle de la surface est possible (anneaux, secteurs angulaires, cercles ou carrés), ainsi que celle du bord de plaque et de l’arrondi de bord de plaque. De plus, les contaminants peuvent être concentrés au centre d’une plaque vierge en vue d’une analyse dissociée par TXRF ou ToF-SIMS.

• Principales caractéristiques :

– Echantillons : plaques de silicium de diamètres 6, 8 et 12 pouces

– Films analysables : SiO2, SixNy , SiON, Poly-Si, c-Si

– Surface analysée : de 2cm² à la totalité de la plaque

– Analyse en volume : profondeur 0.1mm (pleine plaque), 20mm (local)

– Limites de détection : variables en fonction de l’élément, de la surface et/ou du volume analysé (de 1.10 7 à 5.10 9 at/cm² pour les analyses de surface ou films minces et de 1.10 12 à 1.10 14 at/cm3 pour les analyses volumiques dans le silicium)

ATD GC MS PerkinElmer couplé à un

WOS 2000 PerkinElmer

• La technique analytique Chromatographie en phase Gazeuse (GC) et Spectrométrie de Masse (MS) couplée à un Désorbeur Thermique (ATD) de tubes de prélèvement permet d’identifier et de quantifier des traces et ultra traces de COV (composés organiques volatiles) dans l’air

• Ces techniques de pointe sont employées pour le monitoring des AMC (Airborne Molecular Contamination) dans l’air des salles blanches ou des mini-environnements

• Le module complémentaire WOS (Wafer Outgassing System) est utilisé pour l’analyse de la contamination pleine plaque, soit dans le cadre d’une étude process spécifique, soit après une exposition en salle blanche comme plaque témoin

Strata 400S FIB dual beam

• Ce FIB Dual-Beam est un outil d'analyse physique qui permet tout à la fois la préparation et l'observation des échantillons. Cet équipement est doté d'une colonne ionique pour la préparation des échantillons (gravure ionique) et d'une colonne électronique (SEM) pour l’observation in-situ avec une résolution de 2 nm.

• Le FIB sert à réaliser la préparation des échantillons pour la microscopie électronique en transmission (prélèvement in-situ de l'échantillon) avec une très grande précision de localisation (une dizaine de nm).

• Le FIB est équipé d'un détecteur STEM qui permet des observations in-situ en transmission avec une résolution de 1 nm.

Helios NanoLabTM 450S FIB dual beam

• Comparé au FIB décrit au slide précédent, cette version est équipée d’une nouvelle génération de colonne électronique et de colonne ionique qui confère à l’instrument des niveaux de performance exceptionnels en imagerie, en analyse et pour la préparation d’échantillons TEM.

• La colonne électronique Elstar innovante à monochromateur intégré fournit des images en haute résolution (0.8 nm en SEM et en STEM). L’utilisation du mode “décélération” permet de limiter les effets de charge et d’obtenir ainsi des images de qualité sur des matériaux fragiles comme la résine (polymère).

• La colonne ionique Tomahawk permet de réaliser des coupes à haute vitesse en haute résolution (4.5 nm @ 30 kV). Sa capacité à maintenir un faisceau de petit diamètre à moins de 1kV offre la possibilité d’effectuer un nettoyage final à basse énergie en incidence rasante afin d’éliminer les défauts de surface induit par la coupe effectuée à plus haute énergie.

Titan 80-300 microscope électronique en transmission (TEM)

• Le TEM est un outil de caractérisation physique des matériaux qui permet d’obtenir des informations morphologiques, structurales et chimiques à l'échelle nanométrique.

• Il est possible de mesurer des objets de très petite taille avec une résolution de 0.2nm (ex: épaisseur des oxydes fins <1nm), de mettre en évidence la microstructure des films minces (orientation et taille des grains).

• Le système d'analyse EDX permet de déterminer la composition chimique de la zone étudiée avec une taille de sonde inférieure au nanomètre (ex: obtention de profils de concentration au travers des différentes couches de l'échantillon).

» Un RF plasma cleaner Evactron est disponible pour décontaminer les échantillons avant leur introduction dans le TEM et leur observation en mode HR STEM

Titan 80-300 avec Cs corrigé microscope électronique en transmission ultra haute résolution (TEM UHR)

• Comparé au TEM décrit au slide précédent, cette version est équipée de 2 modules supplémentaires qui confèrent à l’instrument des performances exceptionnelles pour la caractérisation physico-chimique des matériaux:

– Un correcteur des aberrations géométriques en image

– Un spectroscope de pertes d’énergie des électrons (EELS)

• La présence du correcteur de Cs permet la mesure d’objets avec une résolution inférieure à 0.1nm

• Le module EELS (GIF Tridiem intégrant une caméra 2K x 2K) permet de réaliser des études de structures électroniques et de composition chimique avec une résolution spatiale qui peut atteindre celle de la colonne atomique et une résolution en énergie de 0.7 eV

S-4800 microscope électronique à balayage (SEM)

• Ce SEM à émission de champ "semi in-lens" est optimisé pour la haute résolution à basse tension et à haute tension. C'est le microscope électronique à balayage idéal pour l'observation de matériaux fragiles sous le faisceau tels que les polymères, les semi-conducteurs ou plus généralement pour les études liées aux nanotechnologies.

• L’instrument est doté par ailleurs d’une système d'analyse EDX qui permet de déterminer la composition chimique de la zone étudiée.

• Principales caractéristiques: – Résolution : 1,0 nm à 15kV et 1,4 nm à 1 kV – Emission froide – Tension d'accélération : de 0,1 kV à 30 kV – Gamme de grandissements : x20 à x800.000 – Echantillons jusqu'à 200mm de diamètre – Détecteurs SE, BSE « in-lens » – Détecteur STEM (Bright Field, Dark Field)

» Un métalliseur « haute résolution » Emitech K575X est disponible

pour la préparation des échantillons avant observation. Il permet de réaliser des dépôts très fins (pulvérisation sous vide secondaire, refroidissement Peltier, cible iridium)

Diamond D10 testeur digital

• Cet équipement permet de confirmer le diagnostic électrique fourni par le test en ligne, c'est-à-dire un problème qui a été repéré dans le fonctionnement électrique du circuit à analyser.

• Pour cela, des signaux sont envoyés sur les pads d’entrée:

– les signaux reçus sont vérifiés sur les pads de sorties (tests fonctionnels)

– la consommation des alimentations est vérifiée (tests d’Idd)

• Le testeur permet aussi de configurer le circuit intégré, c'est-à-dire de le mettre dans un état stable afin de connaître l’état de ses transistors pour effectuer une localisation de défaut.

Meridian WaferScan microscope à émission de lumière & test par faisceaux lasers

• Le Meridian permet de localiser les zones défaillantes des circuits intégrés afin de procéder à l’analyse physique de ces zones.

• Tout d’abord, c’est un microscope à émission de lumière statique (technique EMMI):

– Il fait une cartographie des transistors qui émettent de la lumière, à la fois sur le circuit intégré défaillant et sur un circuit intégré bon servant de référence

– Il est ainsi possible de déterminer les transistors qui sont en saturation ou qui émettent de la lumière anormalement

• Par ailleurs, le Meridian dispose de 2 faisceaux lasers : le premier crée un échauffement des pistes de métal (technique OBIRCH) tandis que le deuxième génère des paires électron-trou par effet photoélectrique (technique OBIC). Ces lasers balayent le circuit et provoquent des variations de consommation lors du passage sur les points critiques, ce qui permet de localiser les zones à analyser.

• Le microscope est équipé d’une lentille à immersion solide (SIL) qui fournit la meilleure résolution optique (jusqu’à 250nm) et la meilleure sensibilité possibles.

• Les techniques LVI (Laser Voltage Imaging) et CW-LVP (Continuous Wave Laser Voltage Probing) apportent de nouvelles opportunités en analyse de défaillance et permettent d’étendre les capacités analytiques du Meridian au debug design :

– LVI localise les transistors qui sont actifs à une fréquence spécifique

– CW-LVP permet l’acquisition des formes d’onde fonctionnelles

EmiScope IIIt microscope à émission de lumière dynamique

• L’EmiScope permet de faire de l’analyse dynamique, c'est-à-dire d’analyser les circuits intégrés en tenant compte de la variable temps

• Grâce à un détecteur, il est possible de suivre comment l’émission de lumière d’une zone évolue dans le temps

• Cela permet après interprétation des résultats de localiser des défauts tels que des rejets fonctionnels ou des retards de front

AFP Multiprobe nanoprober à force atomique

• Cet équipement permet de poser des pointes de mesure électrique avec une précision nanométrique, permettant ainsi le probing de structures élémentaires au niveau contacts ou vias sans micro-usinage de points de mesure par FIB.

• Il possède 4 têtes de probing basées sur la technologie AFM (Atomic Force Microscopy). Les pointes, montées sur des microleviers qui réfléchissent un rayon laser, balayent la surface de l’échantillon. A partir de l’image topographique obtenue, il est possible de poser les pointes sur les nanostructures présentes sur l’échantillon.

• Couplée à un HP4146 (analyseur paramétrique) la plate-forme de probing permet la réalisation de caractérisations électriques.

• Mode « pico courant »: En appliquant un potentiel fixe sur la pointe et en réalisant une mesure de courant en balayage, une image en « pico-courant » de l’échantillon est réalisée. Cela permet de détecter les fuites de jonction ou d’oxyde et de différencier les contacts sur implants de type p ou n.

• Principales caractéristiques: nœud technologique jusqu’à 65nm, pitch de contact 200nm, précision de placement <10nm, bruit <2nm, surface de balayage par pointe : 35µm*35µm, résistance de contact <100Ω.

Topographic image

Pico Current image

Ids vs. Vds curves

measurement

Prober Shuttle Kleindiek système nanoprobing sur SEM

• Le Prober Shuttle est un système de probing électrique in-situ de haute précision. Il offre des possibilités de mesure faible courant.

• Le Prober Shuttle comprend 4 manipulateurs 3 axes ultra-plats de haute stabilité et de haute précision montés sur un support équipé d’une surplatine XY. Ce système de 9mm de haut est installé dans le SEM en passant par le load-lock, ce qui permet un montage et un démontage rapides.

• Il est possible de prober des lignes métalliques (Cu, Al) ainsi que des contacts et vias en W.

• Le système permet de réaliser:

– des analyses EBIC (Electron Beam Induced Current) pour localiser des irrégularités dans les jonctions PN

– des analyses EBAC (Electron Beam Absorbed Current) pour localiser des défauts enterrés dans les lignes métalliques et les vias (shorts ou opens)

• Principales caractéristiques:

– Taille d’échantillon maximum: 25mm * 25mm * 1mm

– Faible dérive des pointes: 1nm/min

– Résolution sub-nanométrique: 0.25nm

– Mesure faible courant: 1pA – 200mA

• L’équipement ELITE (Enhanced Lock-In Thermal Emission) permet, d’une part de localiser par détection thermique les zones défaillantes de composants afin de procéder à l’analyse physique de ces zones, et d’autre part de faire des cartographies thermiques pour la validation de design ou la caractérisation de comportement.

• L’équipement peut aussi bien analyser:

– des circuits intégrés au niveau de la puce de silicium (y compris dans le cas de puces empilées)

– des cartes systèmes complètes

– des cellules photovoltaïques (repérage de cellules en court-circuit du fait d’une jonction défectueuse)

• La technique d’analyse est non destructive avec une précision de localisation de l’ordre du micromètre pour une sensibilité de puissance dissipée de l’ordre du microwatt.

ELITE thermographie infrarouge

• Cet équipement est destiné à l’ablation de matériaux polymère ou céramique constituant l’enrobage des composants électroniques. Il permet l’ouverture avec précision de packages pour la réalisation d’analyse de défaillance. Il est également possible de réaliser des marquages de composants en boitier.

• Le SESAME est équipé d’un laser YAG 1064nm pulsé. Cette longueur d’onde est fortement absorbée par des matériaux polymère et très faiblement par les métaux, ce qui permet une gravure sélective. Le diamètre du spot laser est d’environ 50µm. Il est possible de réaliser des ouvertures localisées très précises allant de 300µm x 300µm à plusieurs mm de coté.

• C’est une technique complémentaire aux procédés d’ouverture classique (chimie). Elle rend possible l’utilisation de techniques d’ouvertures chimiques moins agressives (à basse température) pour la finition.

SESAME 1000 décapsulation laser

Cascade Summit 12971B (prober)

Agilent 4156C / 41501B / E4980A (mesure) banc de test faible courant

• Cet équipement sert à faire des caractéristiques courant-tension et capacité-tension de composants semi-conducteurs (transistors, diodes, résistances, capacités …).

• Il est constitué d’un prober semi automatique Cascade et d’appareils de mesure Agilent.

• Les caractéristiques du prober permettent de réaliser des mesures jusqu’à 1 fA de résolution (10-15 A).

• La gamme de mesure en température est comprise entre 0 et 200°C.

Aetrium® Model 1164 banc de test d’électromigration

• Cet équipement sert à faire des test d'électromigration jusqu'à 350°C.

• Il est composé de 8 fours indépendants permettant 8 expériences en parallèle. Il y a 16 échantillons par four qui sont contraints électriquement en parallèle.

• Les échantillons sont des structures de test qui doivent être mises dans des boitiers de type DIL 20 pins (16 boitiers par four).

• Les tests peuvent durer de quelques heures à plusieurs semaines selon les conditions.

• La configuration en courant et en température permet de tester les technos Alu et Cuivre (au moins jusqu'à 65 nm).

• Le but de cet équipement est de pouvoir qualifier des process : – 3 expériences au même niveau de courant avec des températures de test différentes (250, 300

et 350 °C par exemple) permettent de déterminer l'énergie d'activation du métal – 3 expériences à même température mais à des niveaux de courant différents permettent de

déterminer le facteur d'accélération en courant du métal – on peut ainsi déterminer la densité maximum qui peut traverser la section de métal tout en

garantissant des critères de fiabilité acceptables pour le client

Semilab WT-2000 JPV, SPV, µ-PCD, Non-contact V-Q

• Les techniques disponibles sur le Semilab WT-2000 s’appliquent uniquement à des plaques de silicium, oxydées ou non, d’un diamètre égal ou inférieur à 200mm. Elles permettent d’obtenir des cartographies par pas réglable de 62.5µm à 64mm.

• JPV : Cette option permet la mesure sans contact de la résistivité du substrat. Son application principale est la cartographie des valeurs de résistivité après implantation ionique et recuit d’activation.

• SPV/ µ-PCD

– L’option SPV permet la mesure des longueurs de diffusion des porteurs minoritaires qui reflète la contamination en métallique du substrat. En particulier la concentration volumique en Fer peut être déduite directement de ces mesures après un processus d’activation.

– L’option µ-PCD, complémentaire à la précédente, permet la mesure de la durée de vie des porteurs minoritaires. La longueur de diffusion est proportionnelle à la racine carrée de la durée de vie.

– Le µ-PCD nécessite d’avoir une surface passivée pour supprimer les effets de recombinaison de surface (passivation par usage d’iode par exemple). Le SPV nécessite d’avoir une surface en déplétion (par utilisation d’une Corona).

• V-Q : Cette option permet de mesurer sans contact l’ensemble des paramètres accessibles aux mesures de C-V classiques: charges fixes, mobiles et d’interface, épaisseur électrique d’oxydes, tension de bande plate, etc…

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