MIM 電容元件漏電，用這五步驟速找異常點

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。