作者:Sharang S. TESCAN BRNO s.r.o.，捷克共和国，Paul Anzalone, TESCAN USA, Warrendale USA
摘要
CMOS特征尺寸的持续下降趋势使得物理故障分析成为越来越大的挑战。为了满足日益复杂的电路设计和功能的需求，增加晶体管和层堆栈的数量势在必行。因此，对物理故障分析、芯片逆向工程、专利侵权检查等多个工业和研究应用来说，逐层分解变得越来越重要、具有挑战性和耗时。Ga-FIB是半导体行业芯片材料分析的首选工具，用于TEM片层制备、电路编辑和横截面分析等应用。我们之前已经成功地使用了Xe等离子体FIB在14纳米技术上进行脱层，从金属8到晶体管接触，并结合了特殊的化学物质，如a - maze和Nanoflat。在这里，我们展示了具有相同化学性质的镓FIB也可以在英特尔14纳米技术微处理器上执行脱层。
介绍
战略性地从封装芯片中去除一组层以隔离感兴趣的结构称为去层。通常的做法是采用化学蚀刻，使用液体或等离子化学或机械手段，如抛光每个不需要的层。在当今的半导体工业中，特别是在20纳米以下的技术芯片中，它仍然是一种关键的样品制备技术。一些出版物重申了物理分解在解决晶圆制造中的关键产量问题方面的重要性，因为法医学实验室偶尔会对芯片进行反向工程，或者发现间谍软件电路，从而在网络安全领域进行大量工作。机械抛光不能以局部的方式精确地去除层。镓FIB与A-Maze或Nanoflat结合，可以以非常相似的材料去除率去除不同的材料，使暴露层的平面度最终均方根值低于10 nm整体亚博网站下载形貌。
多百万美元的IC设计和制造过程需要帮助聚焦离子束系统的辅助，用于节点28nm或更小，并且远远超过旧节点。薄片制剂（作为故障定位辅助），电路编辑和质量分析等稳健和精确的能力是必需的能量分散光谱。这种复杂的要求是意味着FIB战略性地用于降低成本，优化性能和功能，以及减轻对复杂设备设计的市场的风险和超速时间。
镓FIB的标准离子束溅射具有许多优点，通常需要加入特殊的前体，通过减轻再沉积等副作用，帮助铣削操作更顺畅，并帮助克服或实现选择性蚀刻。镓FIB可以在半导体芯片上进行脱层，用于逆向工程、网络安全和最终制备薄片的物理失效分析等应用，因为它使人们能够研究独特的结构或材料特性。它是非常有效的，在最初的平面去除多层和随后的TEM片层在感兴趣的区域。在样品中注入镓离子会改变样品的电特性，如I-V曲线。在I-V曲线需要保持其保真度的应用中，Xe+FIB用于进行延迟。
实验细节及结果
基于镓FIB的脱层的关键兴趣点与Xe相同+FIB - 在薄敏感层的任何所选择的深度的通过或金属的任何选择深度停止过程的能力。通过忠实地根据原始设计忠实地保留基板的平面性的方式进行。这有助于识别任何可以以某种方式影响预期功能的给定层中的故障设计，逻辑电路不规则性。
使用中的14个NM处理器芯片执行前侧延迟旗舰S9000G镓FIB．用机械抛光去除模具的顶层，露出一个梯度，这样深层的底层就可以接触到。图1a显示了使用低束流和相对低束流能量的a - maze化学方法在20 × 20µm²面积上延迟的通过接触层。很明显，不同的材料以平面方式被移除(图1b)。在优化的工作条件下，在a - maze前驱体表面气体流量恒定的条件下，去除十层金属并通过的过程大约需要12分钟。
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图16）。通过接触层（VCX），B）延迟。延迟箱为20 x20μm²，配有光滑的抛光墙，c）。终点检测（EPD）曲线用于监控和控制延迟过程。
采集并绘制的SE信号作为一个控制参数，其中每个峰值代表一条金属线，每个波谷代表一个通过层(图1c)。
结论
本文通过在Intel 14 nm芯片上进行脱层，证明了具有特殊气体化学特性的Ga FIB的扩展能力。该方法在局部、精确、逐层去除以及使用采集的SE信号进行端点检测的持续监测方面具有显著的优势。该工艺能够在20纳米以下的工艺节点上进行10-12层的脱层。它可以生产用于TEM分析的超薄薄片，从而增强了工作流程的能力，使其成为半导体物理失效分析的“必备”工具。
经常提供微处理器芯片架构分析的独立服务实验室将发现这种对最重要的重要性，特别是用于识别可以以某种方式用于间谍的恶意逻辑门改变。它还可以帮助发现专利违规或有关故障设计的信息。因此，GA-FIB的扩展能力将使它更重要，并将继续在半导体行业的技术增长的推动者中发挥关键作用。
致谢：作者感谢捷克共和国技术机构TE 01020233 (AmiSpec)的资金支持，以及来自美国佛罗里达州奥兰多nanopere的Brenda Prenitzer博士为脱层过程提供了14纳米技术样品。
参考
- P. Carleson P等人，“使用FIB延迟高级过程技术，”40 istfa conf。Proc。（2014年）
- R. Alvis等，“等离子体FIB双排：延迟SRAM阵列中14个NM FinFET器件的原子力纳米填充”第41次ISTFA Conf. Proc. (2015年）
- J. V. Oboňa等，“延迟14 nm节点技术。用XE等离子fib“欧盟。微。琮。Proc (2016年）
- V. Viswanathan, Sharang等人，用于20纳米以下微处理器器件物理失效分析的高精度Xe等离子体FIB去层技术（2017年）
Tescan USA Inc.
TESCAN成立于1991年，由特斯拉的一群管理人员和工程师组成，其电子显微镜的历史始于1950年，如今TESCAN是聚焦离子束工作站、扫描电子显微镜和光学显微镜的全球知名供应商。TESCAN的创新解决方案和与客户的协作性质使其在纳米和微技术领域处于领先地位。该公司很自豪地参与了一系列科学领域的卓越机构的首要研究项目。TESCAN在价值、质量和可靠性方面为客户提供一流的产品。TESCAN USA inc .)的北美手臂TESCAN奥赛控股一家跨国公司合并建立的TESCAN捷克公司,全球领先供应商的sem和聚焦离子束工作站、物理奥赛和法国公司,世界领先的定制的聚焦离子束和电子束技术。
此信息来源于TESCAN美国公司提供的材料，经过审查和改编。亚博网站下载
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