반도체 불량 분석(Failure Analysis) flow에
대한 자세한 자료가 있어 소개하려고한다.
아래 자료는 Microchip 회사 홈페이지에 있는 불량분석 flow이다.
원본은 아래 site로가서 확인하면 되겠다.
http://www.microchipkorea.com/html/data/quality_view.asp?no=1680
한국마이크로칩테크놀로지
www.microchipkorea.com
SEM : 주사전자현미경(SEM, Scanning electron microscope)는
관찰하고자 하는 시료의 미세한 부분을 확대하여 관찰하고 분석하는데 사용됩니다. 1,500배 정도까지의 배율로 관찰할 수 있는 광학현미경에 비하여 SEM은 80만 배의 높은 배율로 시료의 관찰이 가능하며, 관측용 시료 제작이 용이하여 시료 표면 관찰에 가장 널리 사용됩니다. 또한 10~100배 정도의 저배율 관찰에도 사용하실 수 있습니다. 고배율에서는 시계(視界)가 좁지만 저배율에서는 시계가 넓어져서 대상물 전체를 파악하기에 유용하므로 종종 저배율 관찰이 요구됩니다.
SEM은 전자Beam을 시료 표면에 주사할 때 시료 표면에서 방출되는 2차 전자(Secondary electron)를 검출기로 검출하고 증폭하여 모니터상에 동기로 주사하며 표면의 높낮이를 나타내는 영상으로 형상화하는 분석 장치입니다. 이때 SEM 장비 내 장착된 에너지 분산X선 분광분석기(EDS, Energy dispersive X-ray spectroscope)를 이용하여 관찰 시료의 구성성분을 분석 할 수 있습니다.
- 표면분석
- 불량분석 : Package, Die, PCB, SMT Level
- Reverse Engineering
- 길이측정
- VC Image
- 성분분석 : Point, Line, Mapping
Photon emission microscope는
wafer 및 package 상태의 device에 전기적 신호를 인가한 후 불량 위치에서 발생하는 미약한 photon을 검출하는 시스템으로, device의 누설 전류 및 short 불량 위치를 검출할 때 사용되는 장비입니다.
Device에 IR laser beam을 주사하여 패턴을 읽은 후 CCD camera 혹은 InGaAs camera를 통하여 이미지를 확인하여 불량 발생부위를 찾아냅니다.
주로 junction leakage, oxidation breakdown, ESD failure, hot carrier 발생, latch up 등의 불량을 검출할 때 사용됩니다.
- Standby Current 불량
- Pin Leakage 불량
- ESD 불량
- Latch up 발생 Point 검출
Thermal emission microscope는
device에 전기적 신호를 인가한 후 불량 위치에서 발생하는 열을 검출하는 시스템으로, device의 누설 전류 및 short 불량 위치를 검출할 때 사용되는 장비입니다.
Device에 IR laser beam을 주사하여 패턴을 읽은 후 InSb camera를 통하여 이미지를 확인하여 불량 발생부위를 찾아냅니다. 주로 산화막의 microplasma 누설, 산화막 파괴(Oxide layer breakdown), 금속배선의 단락(Short circuit of Metallization) 등의 불량을 검출할 때 사용됩니다.
- Metal 배선의 Short
- Contact의 저항 이상
- 산화막의 Microplasma Leakage
- 산화막 파괴
- Device내의 온도 이상 장소의 관찰
FIB Cross Section
FIB의 밀링(Milling)을 이용하여 특정 부위 및 특정한 위치의 Defect에 대한 단면을 가공하고, FIB or SEM으로 이미지를 관찰하여 불량분석에 유용하게 사용된다. 특히 EDS 장비를 이용하여 지정된 영역에 대해 성분분석도 가능하다.
TEM Sampling
FIB의 밀링(Milling)을 이용하여 TEM 관찰을 하고자 하는 부위에 대하여 수십 nm 두께의 박막을 제작하여 TEM 관찰이 가능한 시편을 제작할 수 있으며, 특히 저 가속 전압 이온 빔을 이용하여 damage layer를 최소화하여 TEM 시편을 제작할 수 있다.
Micro Probing
반도체 소자를 직접 찍어 특성을 확인하는 분석방법
