Logique et mémoire pour semi-conducteurs

Développement de dispositifs semi-conducteurs et analyse des défaillances

Amélioration de la productivité pour la caractérisation structurelle et électrique complexe

Les produits semi-conducteurs répondent aux besoins des transports, du travail, des communications sociales et des infrastructures industrielles. Il existe une demande constante pour des performances informatiques plus élevées dans des facteurs de forme toujours plus petits. L'analyse de la structure des logiques et mémoires pour semi-conducteurs est mise au défi par de nouveaux matériaux et des géométries de plus en plus complexes. La réduction de la taille des transistors dans les nœuds technologiques les plus récents exige les performances maximales pour les applications de microscopie électronique et de nanoprobing.

Caractérisation avancée sans compromettre le rendement

Les techniques de microscopie doivent fournir un rendement et des taux de réussite élevés pour le développement et l'analyse des défaillances des dispositifs à semi-conducteurs. Les méthodes de caractérisation avancées nécessitent souvent une imagerie de résolution MEB la plus élevée possible, tout en utilisant l'énergie et le courant de faisceau les plus faibles possibles pour éviter les dommages pendant l'analyse. La grande distance de travail, l'imagerie sans champ magnétique et la stabilité du courant de faisceau sont d'une importance cruciale pour répondre à la demande croissante de caractérisation in situ, comme le nanoprobing pour la caractérisation des dispositifs et les techniques de localisation des défauts.

Les solutions de microscopie ZEISS incluent :

Des MEB à émission de champ, FIB-SEM, microscopes optiques et microscopes à rayons X 3D à la pointe de l'industrie pour la caractérisation physique et électrique des dispositifs à semi-conducteurs, structures et matériaux
Des outils connectés pour les processus centrés sur les échantillons afin de corréler différentes sources de données analytiques pour de nouvelles perspectives avec un taux de réussite maximal et un rendement élevé
Des microscopes conçus pour la fiabilité et la longévité, permettant des solutions de microscopie automatisées qui fournissent des résultats reproductibles et une efficacité à travers une chaîne d'approvisionnement mondiale

Applications logiques et de mémoire pour semi-conducteurs

Les dispositifs logiques et de mémoire adoptent de nouveaux matériaux et des géométries de plus en plus complexes. Nos solutions d'isolation et d'imagerie des défauts offrent des performances de pointe et une productivité élevée pour les matériaux sensibles au faisceau et les dispositifs 3D, permettant une identification rapide des causes profondes des défaillances et une caractérisation à haut rendement.

Tomographie FIB-SEM de 3D NAND

Tomographie FIB-SEM d'un échantillon NAND 3D acquis avec ZEISS Crossbeam 550 et Atlas-3D. L'échantillon a été désencapsulé et poli mécaniquement jusqu'à la ligne de mots la plus haute. Sous-volume virtuel de 2 x 1,5 x 0,7 µm³, extrait de l'ensemble de données dans la région de transition entre l'étage supérieur et l'étage inférieur. Taille du voxel reconstitué 4 x 4 x 4 nm³.

La reconstruction résultante permet d'examiner plusieurs plans de coupe à travers l'appareil à partir de n'importe quelle section virtuelle.

Tomographie 3D FIB-SEM d'une SRAM 7 nm

Ensemble de données de tomographie 3D FIB-SEM d'une SRAM 7 nm, acquises dans un ZEISS Crossbeam.
Volume 2,34 x 1,18 x 2,35 µm³, taille de voxel (1,5 nm)³.

La reconstruction résultante permet d'examiner plusieurs plans de coupe pour localiser les défauts ou évaluer l'uniformité du processus.

Coupe transversale FIB-SEM d'une SRAM 7 nm

Image MEB d'un coin FIB coupé dans une SRAM de 7 nm. Le fraisage FIB et l'imagerie MEB ont été réalisés dans un ZEISS Crossbeam FIB-SEM.

La coupe transversale rapide avec une précision nanométrique et la plus haute qualité combinée à une imagerie haute résolution font de Crossbeam un outil polyvalent pour l'inspection transversale des structures des nœuds technologiques les plus récents.

Préparation de lamelles FIB-SEM dans une SRAM 7 nm

Préparation MET - SRAM 7 nm

Image d'ensemble en champ clair STEM 30 kV d'une lamelle vue en plan d'un processeur de nœud technologique 7 nm au niveau du contact. La préparation des lamelles et l'imagerie STEM ont été réalisées dans un ZEISS Crossbeam FIB-SEM.

Encadré : Une image en champ clair STEM à fort grossissement montre les FinFET en détail et permet d'évaluer les variations du processus.

Imagerie de la pile de films low-k avec détecteur SE2

Contrôle passif de la tension de la pile de films low-k avec détecteur InLens

Imagerie de la pile de films ultra low-k

Coupe polie mécaniquement du même champ d'observation dans un appareil de 14 nm capturée avec un MEB à émission de champ GeminiSEM.

À gauche :
L'image SE2 met en évidence les caractéristiques topologiques, montrant les vias exposés.

À droite :
L'image InLens montre le contraste de tension passif des zones qui sont connectées à différentes profondeurs de circuits ou connectées à des structures de polarité d'implant différente.

Contrôle passif de la tension de la SRAM 7 nm avec détecteur InLens

Contraste de topographie d'une SRAM 7 nm avec détecteur SenseBSD

Imagerie d'une SRAM 7 nm avec détecteur SenseBSD

Même champ d'observation d'une SRAM 7 nm polie mécaniquement, capturée à 1 kV dans un MEB à émission de champ GeminiSEM.

À gauche :
L'image Inlens fournit des détails de surface et met en évidence le contraste de tension passif entre les contacts de différents types dans la structure de la SRAM.

À droite :
L'image SenseBSD fournit un mélange de contraste Z et de contraste topographique.

Nanoprobing 80 eV d'une SRAM 7 nm — SRAM 22 nm

Imagerie à ultra faible kV d'une SRAM 7 nm

Image d'un dispositif SRAM 7 nm capturée avec un MEB à émission de champ GeminiSEM à 80 eV. La résolution supérieure et l'imagerie sans distorsion magnétique fournies par la colonne Gemini sont essentielles à la navigation et à l'impact de la sonde dans le nanoprobing.

Nanoprobing EBAC d'un dispositif logique 14 nm à 2 kV

Nanoprobing EBAC d'un dispositif logique 14 nm à 8 kV

Suivi logique avec EBAC

Trace nette dans une SRAM 14 nm capturée dans un MEB à émission de champ GeminiSEM avec la méthode Electron Beam Absorbed Current (EBAC). Les images sont une superposition de données EBAC (rouge) au-dessus de l'image InLens pour le même champ d'observation, à 2 kV (à gauche) et 8 kV (à droite). Différents potentiels d'accélération permettent d'explorer différentes profondeurs dans l'échantillon, traçant ainsi le tracé connectif complet.

À gauche : 2 kV
À droite : 8 kV

Image d'une nanosonde SRAM 7 nm avec détecteur InLens

Analyse EBIC d'une SRAM 7 nm

SRAM 7 nm mécaniquement polie au niveau du contact. Les images InLens (gauche) et Electron Beam Induced Current (EBIC) (droite) sont comparées pour le même champ d'observation, prises à 150 eV dans un MEB à émission de champ GeminiSEM. L'utilisation de l'EBIC permet de surveiller la santé de la jonction p/n et de localiser les zones avec des défauts électriquement actifs.

Localisation EBIRCH sur SRAM 22 nm

SRAM 22 nm mécaniquement polie au niveau du contact. Un raccourci a été intentionnellement créé dans l'échantillon. En utilisant le faisceau d'électrons stable du MEB à émission de champ GeminiSEM, l'échantillon a ensuite été capturé avec le changement de résistance induit par faisceau d'électrons (EBIRCH) avec seulement 12 nA circulant à travers l'appareil pendant l'analyse. L'image des deux ailettes d'un dispositif de tirage à deux ailettes a été capturée.

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