EBIRCH（电子束诱导电阻变化）分析方法简介

EBIRCH (Electron Beam Induced Resistance Change)

背景：

短路（short）故障的缺陷定位一直是现代先进纳米器件失效分析（FA）的一大挑战。近年来，电子束诱导电阻变化（EBIRCh）技术已被应用于故障分析。EBIRCH技术与基于 SEM 的纳米探测系统相结合，不仅可以直接对可疑桥接部位进行电学表征，还能以SEM分辨率直接精确定位缺陷位置。

Short故障是半导体器件中最常见的电气故障之一。发射显微镜（EMMI）或光束诱导电阻变化（OBIRCH）已被广泛用于short缺陷定位。它们有效地发现有缺陷的芯片区域或有问题的电路块。然而，由于分辨率的限制，这种基于光学的技术无法满足纳米级定位的要求，而且整个芯片级测试或PAD结构是缺一不可的。

如果需要探测IC内部特定Metal/Via和Poly/Contact结构，就需要EBIRCH(电子束诱导电阻变化), 可以对缺陷（defects）位置纳米级定（50nm）。

EBIRCH原理

EBIRCH 使用AC和DC模式监控两个探针之间的电阻变化。可对两个顶端施加额外的偏置电压，以使故障对电子束的电子注入敏感。故障响应的强度取决于其对电子束注入的敏感度。

通过两个纳米探针连接IC的PAD，Metal或者Via上，形成电流回路，同时给与直流偏置电压。当电子束探测样品时，材料或结构由于电子束照射产生电阻的变化，从而对应的电流变化。探针将这种微弱的信号通过放大器放大并成像。

EBIRCH可探测IC内部的各Metal层和Poly/Contact层，通过探测电流的变化，定位Short或者偏高阻抗的失效位点。

EBIRCH优势

针对缺陷的形貌，EBIRCH生成亮点较为集中，更有效于准确定位异常位置，亮点尺寸约小于 100nm²；而OBIRCH生成亮点则较为发散，亮点尺寸约大于 750nm²。

与EBAC的区别

EBAC只能针对open类型的interconnect 的问题，侦测阻值需大于1MΩ，若遇高阻抗以至于direct short则需借助 EBIRCH。随着制程缩小，因阻抗造成的性能问题也随之增加，在能够定出问题线路的前提下，EBIRCH 便是非常有力的工具。

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