在做HTGB（高温栅偏测试）项目时，出现了Pass die漏电较小，Fail die IGSS漏电过大 (＞200nA) 的情况。需要对漏电大的芯片进行复测，同时定位漏电所在的位置（热点Hot spot）。之后再利用FIB/TEM对漏电位置进行微观结构/成分分析，找到漏电点所在的膜层；最后基于电镜分析的结果对失效机理做初步判断。
利用FIB/TEM进行失效分析步骤
热点位置定位
首先根据InGaAs（砷化镓铟微光显微镜）测试给出的热点位置坐标图（图1 a，低倍），在电子束窗口中大概找到目标热点所在的区域（图1 b为该芯片样品的低倍SEM表面形貌图，红色小框即为根据a中坐标位置定位的大概区域）。再利用带有网格坐标的高倍InGaAs热点图像（图1 c），在电子束窗口中精确地找到该热点位置（图1 d红色框所示即为热点区域）。确认位置后利用Stage rotation功能微调芯片样品的方向，使MOS结构在SEM图像中平行于FIB加工方向（即图1 d蓝色粗线）。
图1
a)和b): InGaAs测试热点位置的低倍坐标图
和根据坐标在SEM图像中找到热点大致区域；
c)和d)：InGaAs测试热点位置的高倍网格坐标图和SEM图像下
找到的准确热点位置（红色框区域）及FIB加工方向
（2）FIB横截面加工
热点区域的FIB截面加工最关键的步骤是精抛光。在精抛光的过程中需要打开软件的iSPI功能，将离子束加工的模式设置为间隔特定时间的自动暂停，同时在SEM窗口采集横截面的图像，实时监控截面加工的进展。当加工到热点区域的中心位置附近时开始出现异常点，此时暂停横截面加工并用SEM拍照，得到的横截面的低倍全貌图和异常点的高倍图像，如图2 a)和b) 所示。由此可知该异常点（白色颗粒）的特征尺寸较小，FIB中的能谱分析可能难以满足分辨率的要求，因此需要终止FIB加工，在已经加工出的横截面基础上原位提取出异常点的透射样品切片，并对该异常点做TEM上的纳米级能谱分析，以解析其元素成分。
图2
异常点的SEM a) 低倍， b) 高倍图像；
异常点主要有左侧的白色particles（黄色箭头）
和右侧的裂纹（红色箭头）
（3）TEM样品图像采集和能谱分析
在已经加工的截面的基础上，进行TEM样品制备，原位提取出透射样品切片。样品制备完成后，进行TEM/EDX分析。图3为图2 b) 中两个异常位置（裂纹和白色particles）的TEM明场像；由高倍图像可知，该裂纹终止于poly与下方氧化层的界面处（图3 b红色箭头处）。仅从高倍TEM明场像无法判断异常点的成分，要想进一步分析异常点的失效机理，需要进行EDX元素分析。
图4 是白色particles的TEM/EDX元素分析结果。由元素的面扫描分布图可知，该异常点的主要成分是SiO2以及一些 P元素，与原始的Poly熔融在一起。图5 是裂纹处的TEM/EDX元素分析结果，图5 c) 和e）中红色箭头所指的位置，可观察到有SiO2沿着裂纹进入Poly层，与poly发生熔融。由此可以推测，很可能是在Poly的生长工艺阶段产生了裂纹，而后SiO2沿裂纹进入Poly层。因此，应该从Poly生长工艺排查该异常点产生的原因，进而改进工艺，提高产品良率。
图3
异常位置的TEM明场 (BF) 像：
a) 和b) 分别为图2中红色箭头所指的裂纹的低倍和高倍明场像；
c) 和d) 分别为图7中黄色箭头所指的白色异常particle
的低倍和高倍明场像
图4
a): 低倍TEM-BF图像，红色框为EDX面扫描分析区域；
b) 面扫描分析区域的HAADF图像;
c) - e): O, P, Si元素的面扫描分布图
图5
a)低倍TEM-BF图像，绿色框为EDX面扫描分析区域；
b) 面扫描分析区域的HAADF图像;
c) - e)O, P, Si元素的面扫描分布图
图6
广电计量配置的DB-FIB和TEM
型号：ThermoFisher Scientific Helios G5 UX (左)；
Talos F200X (右)
标签：TEM,高倍,DB,FIB,图像,热点,低倍 From： https://www.cnblogs.com/777zzz/p/17361133.html