Principes techniques et avantages

Le nanoindenteur SEM combine l'imagerie haute résolution du SEM avec les fonctions de test mécanique de la NANOINDENTATION: observation en temps réel de la topographie de la surface de l'échantillon via le Sem, localisation des zones cibles (telles que les points de soudure, les interconnexions, les films, etc.); Une charge de niveau micro - bovin est ensuite appliquée à l'aide d'une sonde NANOINDENTATION, la profondeur d'enfoncement est enregistrée par rapport à la charge, la dureté du matériau est calculée, le module d'élasticité, le fluage et d'autres paramètres. Son principal avantage réside dans la visualisation in situ - le processus de déformation, d'éruption de fissures et de propagation de la zone d'indentation peut être observé de manière synchrone pendant le test, révélant l'Association de la microstructure avec la performance macroscopique; Dans le même temps, la résolution de déplacement à l'échelle nanométrique (généralement jusqu'à 0,1 nm) et la précision de contrôle de charge (classe nn) peuvent répondre aux besoins de test des couches minces ultra - minces (telles que les couches d'oxyde de grille, les couches de passivation) dans les dispositifs microélectroniques.

Applications clés dans les tests de fiabilité microélectronique

Évaluation de la fiabilité de la structure d'interconnexion: l'échec de la migration électrique et de la migration sous contrainte des connexions cuivre / Aluminium dans les puces provient souvent de défauts mécaniques entre les interfaces ou les grains. Les nanoindentations SEM peuvent mesurer avec précision la différence de dureté et de module à différents endroits de la ligne d'interconnexion (par exemple, joints de grain, interfaces), identifier les zones de concentration de contraintes et fournir une base pour optimiser le processus (par exemple, température de recuit, concentration de dopage). Par example, en analysant la réponse d'indentation d'une ligne d'interconnexion en cuivre après un cycle thermique, on peut quantifier le degré d'atténuation de ses propriétés de résistance à la fatigue.

Caractérisation des propriétés des points de soudure et des matériaux d'emballage: les points de soudure de la puce inversée (flipchip) (par exemple, Sn - Pb, soudure sans plomb) sont sujets à la déformation plastique ou à la fissuration en raison de l'inadéquation de la dilatation thermique pendant le cycle de température. SEM NANOINDENTATION peut effectuer des tests in situ sur des points de soudure individuels sans détruire l'ensemble de l'emballage, obtenir leur limite d'élasticité, vitesse de fluage et d'autres paramètres clés, prédire le risque de défaillance des points de soudure dans le service à long terme. En outre, le test du module d'élasticité de la colle de remplissage inférieure (underfill) optimise son adéquation avec la puce / substrat, réduisant ainsi les contraintes interfaciales.

Analyse de la fiabilité des couches minces et des revêtements: la couche d'oxyde de grille (épaisseur de quelques nanomètres seulement) et la couche de passivation (par exemple, SiNx) des dispositifs microélectroniques doivent avoir une résistance diélectrique élevée et une résistance aux rayures. La NANOINDENTATION SEM peut déterminer directement les propriétés mécaniques intrinsèques du film mince en contrôlant la profondeur d'enfoncement (moins que l'épaisseur du film), en évitant l'interférence du substrat; L'observation SEM de l'écaillage ou des fissures sur les bords de l'empreinte permet d'évaluer la force de liaison du film au substrat et la résistance aux chocs, fournissant un support de données pour l'amélioration du processus (par exemple, la température de dépôt, le traitement par plasma).