Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Siemens/B19800731Elc008.shtml

Электронное зондирование ИС с высокой плотностью элементов

Джон Гош
Редакция Electronics

Диаметр электронного луча может быть без труда уменьшен до 0,1 мкм, что позволит проверять элементы ИС размером 1 мкм.

Электронно-лучевая система для испытаний БИС и СБИС, разработанная группой компонентов фирмы Siemens AG, позволяет достаточно просто измерять форму импульса напряжения — параметр, проверять который до сих пор было трудно или вообще невозможно. Новая система, предназначенная вначале для использования внутри самой фирмы, была разработана отделом сканирующей электронной микроскопии центральной лаборатории фирмы, расположенной в Мюнхене. Согласно сообщениям из промышленности, с подобными системами экспериментируют также фирмы IBM и Intel Corp.

В новом оборудовании электронный луч используется в качестве испытательного зонда. В этой роли, согласно мнению Эккарда Вольфганга и его сотрудников из того же отдела, электронный луч превосходит свой аналог — механический зонд, используемый в обычных системах проверки ИС, так как он создает почти пренебрежимо малую нагрузку и не может вызвать механических повреждений поверхности ИС. Более того, благодаря малому диаметру луча, равному в типичных случаях 0,5 мкм, он может стать особо ценным средством для исследований, осуществляемых на готовых ИС, так как его легко располагать на металлических дорожках современных ИС, ширина которых составляет 3—4 мкм. И наконец, сканируя поверхность ИС и создавая на экране ЭЛТ картину напряжений в виде контрастного рисунка, электронный луч может обеспечить качественную информацию об электрических состояниях на больших участках схемы.

В противоположность этому, как считает Вольфганг, механический зонд становится все менее пригодным для проверки ИС в ходе их разработки, по мере того как их сложность и плотность элементов в них все время возрастают. Механический зонд создает емкостную нагрузку, равную не менее чем 1 пф, которая вносит ошибки, не позволяет проводить точные измерения высокочастотных сигналов и может даже вызвать неправильное срабатывание схемы. Кроме того, установка механического зонда в требуемое положение занимает время и может привести к повреждению поверхности схемы.

Постепенное уменьшение ширины линий и длины каналов будет усложнять возможности проверки ИС через ее внешние выводы и приводить к необходимости выполнять все большую долю измерений внутри схемы. По словам Ганса-Петера Фейербаума, сотрудника группы Вольфганга, такие измерения особенно важны в ходе разработки схемы. Они необходимы для выяснения того, в какой степени электрические функции соответствуют данным, рассчитанным с помощью компьютера.

Принцип проверки с помощью электронно-лучевого зонда достаточно прост. Попадая в точку измерений, обычно в узел, луч вызывает вторичную эмиссию электронов. Эти электроны собираются и по их энергии определяется напряжение узла, которое затем индицируется в цифровой форме на экране ЭЛТ с разрешающей способностью лучше 10 мВ.

Устройство, использующее этот принцип, состоит, в основном, из электронной пушки и вакуумной камеры, содержащей спектрометр и исследуемую схему. Схема вставляется в панель, находящуюся внутри крышки камеры, таким образом, что ее выводы оказываются снаружи. В результате на схему без труда могут быть поданы рабочие напряжения и тактовые сигналы, и отпадает необходимость использования длинных питающих кабелей, являющихся причиной возникновения шумов и паразитной генерации. Спектрометр собирает вторичные электроны и определяет их энергию и напряжение.

Для того чтобы выполнить свои функции, электронно-лучевой зонд, как объясняет Фейербаум, должен удовлетворять определенным требованиям. Его ускоряющее напряжение должно иметь порядок 2,5 кВ, так чтобы оно не приводило к радиационным повреждениям схемы или к появлению заряда в ее окисных слоях. В соответствии с этим напряжением ток луча должен лежать в пределах от 10 до 100 нА для того, чтобы диаметр луча сохранялся в пределах 0,5 мкм, необходимых для исследования линий шириной 3—4 мкм. Так как в настоящее время уже выпускаются схемы с шириной линий 2 мкм и можно ожидать, что ширина линий достигает 1 мкм, диаметр электронно-лучевого зонда надо будет уменьшить примерно до 0,1 мкм. Это, по словам Фейербаума, можно осуществить, используя электронную пушку с катодом из гек-саборида лантана (с полевой эмиссией) и выбирая подходящие значения для тока луча и ускоряющего напряжения.

Электроны зондируют СБИС. Когда крышка закрыта, ИС, смонтированная в панели, расположенной в имеющем форму ракетки углублении, попадает под электронны
Электроны зондируют СБИС. Когда крышка закрыта, ИС, смонтированная в панели, расположенной в имеющем форму ракетки углублении, попадает под электронный луч, выходящий из пушки, расположенной под вакуумной камерой (на фотографии не показана). Спектрометр в центре камеры собирает электроны, выбитые из узлов ИС.

Оборудование работает, в основном, в режиме выборочных исследований, что позволяет наблюдать форму напряжения в мегагерцевом и даже в гигагерцевом диапазонах. С помощью системы засветки, позволяющей получать вспышки луча длительностью до 0,3 нc, луч включается синхронно с электрическим импульсом в исследуемой точке. Весь период электрического импульса может быть прозондирован постепенно, если момент засветки электронного луча двигать во времени относительно фазы импульса.

Оборудование фирмы Siemens должно будет также обеспечить возможность измерений под поверхностью. В принципе это возможно, если энергия луча достаточно высока для того, чтобы он прошел через лежащий на поверхности окисел и создал проводящий канал к расположенной под ним металлической дорожке.

Такие измерения под слоем окисла, по словам Фейербаума, не создают проблем в случае биполярных ИС. В случае МОП ИС, однако, луч может вызвать радиационные повреждения, если его электроны попадут в затворный окисел. Поэтому, предупреждает Фейербаум, в случае МОП ИС применение электронно-лучевой техники следует ограничить некритичными областями схемы [pp. 65, 66].

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 53, No.17 (595), 1980г - пер. с англ. М.: Мир, 1980, стр.12

Electronics Vol.53 No.13 July 31, 1980 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ЭЛЕКТРОНИКА ЗА РУБЕЖОМ

Тема:     ФРГ





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Siemens/B19800731Elc008.shtml