Plate-forme Caractérisation CIM PACA

Plate-forme Caractérisation CIM PACA
Caractérisation des matériaux – Analyse de défaillance
Présentation et description des moyens disponibles
Avril 2014
Sommaire
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Présentation de la plate-forme
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Liste des équipements disponibles sur la plate-forme
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Fiches descriptives des équipements
Présentation
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La plate-forme Caractérisation CIM PACA est localisée sur la Z.I. de ROUSSET (13790) dans les
Bouches-du-Rhône (France)
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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 – Nexcis – Presto Engineering Europe – Probion Analysis – STMicroelectronics –
Tera Environnement)
– aux entités tierces non-membres sur demande (prestations extérieures)
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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:
Vincent GOUBIER – Directeur
Bureau: +33 (0)4 42 68 51 60 – Mobile: +33 (0)6 47 23 84 75
E-mail: [email protected]
Internet: www.pf-caracterisation.org
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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
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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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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
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Banc de test faible courant Cascade avec
instrumentation Agilent
Banc de test d’électromigration Aetrium
Wafer tester Semilab WT-2000
Caractérisation
électrique
Ultrapropreté
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Analyse de
défaillance
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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)
Analyse
physique
Analyse chimique
Métrologie
Liste des équipements
IMS 7f
D-SIMS
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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.
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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.
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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.
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Il est possible de mesurer des hauteurs de
marche pouvant aller de 10 nm à 2 mm.
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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.
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C’est une technique non destructive.
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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
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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.
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C’est une méthode non destructive.
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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.
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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.
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Le SSRM nécessite une grande force de contact entre la pointe diamantée et
l’échantillon. C’est une méthode destructive.
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La résolution latérale est de 10 nm. La gamme de concentration détectée est de
1015 à 1020 at/cm3.
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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 insitu 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
Topographic image
•
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.
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
ELITE
thermographie infrarouge
•
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.
SESAME 1000
décapsulation laser
•
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.
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.
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La configuration en courant et en température permet de tester les technos Alu et Cuivre (au moins
jusqu'à 65 nm).
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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
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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.
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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.
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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).
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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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