層層 Delayer SEM 卻仍找不到異常點 靠它解

待測樣品為多層結構，但 SEM 影像卻分辨不出各層材質？

已知 IC 有異常狀況，層層 Delayer 後，藉由 SEM 分析，卻什麼異常都看不到？

上述問題，或多或少您都有遇到過。一般的掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，簡稱SEM）在設備極限下，容易遇到解析度不夠好、材質對比差的狀態，導致明明已經通過電性量測發現有熱點異常（Hot Spot），卻在實際利用 SEM 檢測時，卻找不到到底異常點出現在 IC 的哪一層裡。

您的心聲宜特都聽到了！如何解決此議題? 就靠背向散射電子偵測器（Backscattered Electron，簡稱BSE）來處理！什麼是 SEM BSE 呢？SEM是藉由樣品表面被電子束激發之二次電子（Secondary Electron，簡稱SE）與背向散射電子（Backscattered Electron，簡稱 BSE）來成像，以往的 SEM 設備僅有二次電子偵測器，故僅能呈現SE影像，宜特在去年特別引進背向散射電子偵測器（YAG BSE Detector），能呈現 BSE 影像，更易協助客戶找到異常點。一年多來已協助客戶解決超過 400 項案件。本期小學堂，我們將介紹 SEM BSE 偵測器的三大特色給您。

何謂 YAG BSE

YAG BSE偵測器 Detector內有釔鋁石榴石之閃爍器（Yttrium Aluminium Garnet），偵測器位於電磁透鏡與樣品之間，接收背向散射電子訊號而成像。

一、材質對比佳，明暗對比明顯

入射電子與樣品表面的原子核產生彈性碰撞，反彈回來的電子即為背向散射電子。通常原子序越大的元素，反彈之背向散射電子越多，因此，我們可以觀察到，SEM 影像上越亮的區域，即原子序越大的材質。

▲圖二:入射電子受原子核反彈回來之電子，即為背向散射電子

▲圖三：左圖為 SE 影像，右圖為 BSE 影像，顯示右圖在 Sn-IMC-Cu 材質上，亮暗對比較明顯

二、較能得到深層影像，適合觀察 IC 底層異常點

入射電子與原子核產生彈性碰撞後，能量幾乎無損失，故背向散射電子能量遠大於二次電子能量，因此較深層之背向散射電子具足夠能量脫離樣品，而進入 BSE 探測器成像，故相較二次電子影像，背向散射電子為較深層影像。

▲圖四：背向散射電子訊號來自樣品較深層處

▲圖五：BSE 影像適於觀察 FinFET 結構之下層線路，可避免去層（delayer）過頭的風險

▲圖六：BSE 易穿透液態載台之氮化矽薄膜，且材質對比強烈，有助於觀察研磨液顆粒（延伸閱讀:液態材料的缺陷，如何用SEM檢測?）

三、不易電荷累積，導電性不佳之樣品仍可得順利成像

二次電子為淺層訊號，容易在樣品表面產生電荷累積，相較背向散射電子為深層訊號，較不易造成表面電荷累積；因此，即便樣品導電性不佳，或是未經過導電鍍層（coating）處理，仍能順利成像。

▲圖七：導電性不佳之樣品，透過 BSE 偵測器，即能夠順利成像

▲圖八：SE 影像容易累積電荷，造成亮暗不均，接圖後，會產生方格子馬賽克；而 BSE 影像則不會有此現象（延伸閱讀:如何利用SEM全視界影像技術，逆向透視奈米等級製程，避免侵權?）

本文與各位長久以來支持宜特的您，分享經驗，若您想要更進一步了解細節，歡迎洽詢+886-3-5799909 分機1068 邱小姐│Email: marketing_tw@istgroup.com

（圖片來源：宜特科技）