MIM 電容元件漏電,用這五步驟速找異常點

作者 | 發布日期 2020 年 02 月 04 日 9:00 | 分類 科技教育 , 零組件 Telegram share ! follow us in feedly


金屬絕緣層金屬(Metal-Insulator-Metal,MIM)電容元件,不僅應用在過濾射頻電路(RF IC)的雜訊,或在數位電路(Digital electronics)當作負載元件,在一般積體電路(IC)與電路板(PCB)製程也廣泛應用。宜特科技實驗室就發現,一旦 MIM 電容元件發生漏電、變形等異常,將使得 IC 無法正常運作,甚至造成結構脫層現象。

然而 MIM 發生的異常位置,卻可能被金屬層(Metal)蓋住,而不易發現。

一般傳統找異常點有兩個方式,一是將 MIM 樣品研磨去層(Delayer)至 Via(金屬與金屬之間的接口),再使用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察,但此方式,僅能初步檢視 Via 是否有問題,若失效點不在 Via 附近的話就不易找到異常點。

第二種方式是,透過 EBAC(Electron Beam Absorbed Current)技術,找出異常點,然而若此 MIM 樣品的下電極板沒有接地,則效果將會大大打折。

那要如何正確找到 MIM 異常點呢?宜特實驗室提供簡單五步驟,讓 MIM 失效位置無所遁形。以下為宜特實驗室經典案例,MIM 發生漏電情形,宜特就是運用這五步驟,快速協助您找到產品異常點。

第一步驟:I-V 電特性量測

藉由 I-V 電特性量測(I-V Curve)MIM 電容元件是否有漏電異常。

第二步驟 : 晶片去層(Delayer)

當確認有漏電現象後,若直接用 OBIRCH 等電性量測定位工具,由於 MIM Capacitor 架構中,Top-MIM 上方,往往還會有金屬層覆蓋,無法清楚定位異常點。因此,需要使用晶片去層技術(Delayer),移除 MIM 上層的覆蓋金屬。

第三步驟:鍍層(Coating Pads)

經過 Delayer,並透過 FIB 電路修補技術,進行鍍層(Coating Pads)後,即可上電,輸入訊號,找到異常點位置(下圖)。

▲ 紅點即為異常點位置。

第四步驟:切片(Dual Beam FIB)

針對異常亮點位置,進一步利用雙束聚焦離子束(Dual Beam FIB)工具,用電子束方式對樣品斷面(剖面)進行觀察(下圖)。

▲ 由 DB-FIB 結果觀察到 Via3 下方的 MIM 結構異常。

第五步驟:顯像(TEM)

最後透過穿透式電子顯微鏡(TEM),更清楚確認,MIM 結構中的絕緣層異常,導致上下電極板間有漏電路徑產生進而找到漏電真因(下圖)。

▲ MIM 結構的絕緣層異常,導致上下電極板間有漏電路徑產生。

本文與長久以來支持宜特科技的您分享經驗,若您遇到任何 IC 異常狀況不知如何分析,或是對相關知識想更進一步了解細節,歡迎洽詢 +886-3-579-9909 分機 1068;Email:marketing_tw@istgroup.com