Fehleranalayse in integrierten Schaltkreisen ICs durch plasmaätzen, trockenätzen, Plasmaabtrag (RIE, Reaktives Ionenätzen) einzelner Schichten
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Fehleranalyse in integrierten Schaltkreisen

Fehleranalyse in integrierten Schaltkreisen wird eingesetzt, um versteckte Defekte wie offene Leitungen oder Kurzschlüsse in Schaltkreisen zu finden. Um diese zu finden, muss der Chip geöffnet werden. Schicht um Schicht muss entfernt werden um die Metallleitungen freizulegen und mit dem Rasterelektronenmikroskop untersuchen zu können. Normalerweise werden für diese Arbeit kleine und flexible Plasmaätzer, wie sie auch in Forschung und Entwicklung zum Einsatz kommen, verwendet. Der Einsatz einer ICP-Plasmaquelle kann diesen Prozess beschleunigen. Auch sind ICP-Systeme selektiver und verursachen weniger Ätzschäden als ein normales RIE-System. Die Entfernung der einzelnen Schichten erfolgt entweder durch Skelettätzen oder durch sequentielles Ätzen der einzelnen Lagen.

Skelettätzen: Anisotrope Entfernung von nichtleitenden Schichten

Wenn alle nichtleitenden Schichten anisotrop bis zur Siliziumoberfläche entfernt werden, dann verbleiben die Metallleiter auf einem Sockel aus nichtleitendem Material. Anisotropes Ätzen vermeidet die Unterätzung der Metallschicht und damit die unkontrollierte Ablösung von Metallleitungen. Anschließend können die Leiterbahnen mittels Rasterelektronenmikroskopie auf Defekte untersucht werden.

IC failure analysis skeleton etch

Sequenzielle Entfernung von Schichten

In vielen Fällen ist das Skelettätzen bereits erfolgreich. Wenn allerdings Defekte unter metallischen Schichten liegen versagt dieses Verfahren und alle metallischen und dielektrischen Schichten müssen nacheinander abgetragen werden. Dafür ist eine sorgfältige Auswahl der Prozessrezepte nötig. Zeitätzen muss eingesetzt werden, wenn ein präziser Ätzstop nicht durch die Auswahl des Ätzgases erreicht werden kann.

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