EBIRCH 电子束诱发阻值变化技术

EBIRCH 分析必须在 SEM 腔体环境下操作。量测时，工程师会使用两根纳米探针接触芯片上的 PAD 或金属导线（Metal / Via），形成电流回路并施加直流偏压（DC bias），当电子束扫描至样品表面时，电子束能量会使局部材料产生微小的温度变化。由于导体与半导体材料的电阻会随温度改变，因此在电子束照射区域附近会出现局部阻值变化，进而导致电流讯号产生变化，透过侦测电流讯号变化的位置，即可在 EBIRCH 影像中定位出电路中的异常区域。此技术对于分析金属短路或局部阻值异常特别有效，能在纳米尺度下快速找出失效位置。

与传统光学雷射定位技术（如 OBIRCH）相比，EBIRCH 具有更高的空间解析度。由于 EBIRCH 是在 SEM 环境下利用电子束扫描定位缺陷，其解析度可达纳米尺度，使亮点更集中且定位更加精确。在实际应用中，EBIRCH 所产生的亮点尺寸通常小于 100 nm²，而光学系统的 OBIRCH 亮点则可能大于 750 nm²，因此在先进制程 IC 分析中，EBIRCH 能更准确地定位异常区域，特别适合用于纳米级金属互连缺陷分析，此外EBAC 技术主要针对开路（Open）问题，而当缺陷属于短路（Short）或高阻抗异常时，EBIRCH 往往是更有效的分析工具。

EBAC 与 EBIRCH 技术原理示意图

EBAC 与 EBIRCH 技术原理示意图上图为 EBAC（Electron Beam Absorbed Current）技术原理，下图为 EBIRCH（Electron Beam Induced Resistance Change）技术原理。

EBAC 主要透过电子束激发金属导线中的吸收电流，以定位金属互连开路缺陷；而 EBIRCH 则利用电子束照射造成局部温升，使材料阻值产生变化并引发电流改变，藉由量测电流讯号变化即可定位短路或高阻抗缺陷位置，两种技术在半导体失效分析中具有互补作用，可提升缺陷定位效率与准确度。

图二　以 EBIRCH 成功定位出 short 的位置 

By Brett A. Buchea, Christopher S. Butler, H. J. Ryu, Wen-hsien Chuang, Martin von Haartman, Tom Tong [Intel], ISTFA 2015: Conference Proceedings from the 41st International Symposium for Testing and Failure Analysis, November 1–5,

利用 EBIRCH 技术进行扫描时，当电子束照射至阻值异常区域时，局部温度变化会造成电流讯号改变，使缺陷位置在影像中呈现明显亮点，由于 EBIRCH 所产生的亮点集中度高，可精准定位纳米尺度的短路或高阻抗缺陷，因此广泛应用于先进制程 IC 的金属互连失效分析。

在先进制程 IC 失效分析中，单一分析技术往往难以完整定位缺陷。不同缺陷类型，例如 金属开路（Open）、短路（Short）、漏电（Leakage）或高阻抗（High Resistance），需要搭配不同的电性定位技术进行交叉验证。

闳康科技透过整合 EBIC、EBAC、EBIRCH 与 OBIRCH 等先进定位技术，可针对不同失效模式快速找出缺陷位置，并进一步搭配 FIB、TEM 等物理分析方法确认根因。

随着制程节点迈向 5nm、3nm 甚至 2nm，芯片内部结构变得更加复杂，缺陷位置往往位于深层金属或纳米级接面。

透过不同分析技术的交叉应用，可以：

• 提高缺陷定位成功率

• 减少误判

• 缩短分析时间

• 提升后续 FIB / TEM 制样成功率

因此在先进制程失效分析中，EBIC、EBAC、EBIRCH 与 OBIRCH 已成为不可或缺的电性定位工具。