金属绝缘层金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)电容组件,不仅应用在过滤射频电路(RF IC)的噪声,或在数字电路(Digital electronics)当作负载组件,在一般集成电路(IC)与电路板(PCB)制程也广泛应用。宜特科技实验室就发现,一旦MIM电容组件发生漏电、变形等异常,将使得IC无法正常运行,甚至造成结构脱层现象。

然而MIM发生的异常位置,却可能被金属层(Metal)盖住,而不易发现。
一般传统找异常点有两个方式,一是将MIM样品研磨去层(Delayer)至Via(金属与金属之间的接口),再使用扫描式电子显微镜(SEM)观察,但此方式,仅能初步查看Via是否有问题,若失效点不在Via附近的话就不易找到异常点。
第二种方式是,通过EBAC(Electron Beam Absorbed Current)技术,找出异常点,然而若此MIM样品的下电极板没有接地,则效果将会大大打折。
那要如何正确找到MIM异常点呢?宜特实验室提供简单五步骤,让MIM失效位置无所遁形。以下为宜特实验室经典案例,MIM发生漏电情形,宜特就是运用这五步骤,快速协助您找到产品异常点。
第一步骤:IV电特性测量
借由IV电特性测量(IV Curve)MIM电容组件是否有漏电异常。
第二步骤: 芯片去层(Delayer)
当确认有漏电现象后,若直接用OBIRCH等电性测量定位工具,由于MIM Capacitor架构中,Top-MIM上方,往往还会有金属层覆盖,无法清楚定位异常点。因此,需要使用芯片去层技术(Delayer),移除MIM上层的覆盖金属。
第三步骤:镀层(Coating Pads)
经过Delayer,并通过FIB电路修补技术,进行镀层(Coating Pads)后,即可上电,输入信号,找到异常点位置(下图)。

红点即为异常点位置。
第四步骤:切片(Dual Beam FIB)
针对异常亮点位置,进一步利用双束聚焦离子束(Dual Beam FIB)工具,用电子束方式对样品断面(剖面)进行观察(下图)。

由DB-FIB结果观察到Via3下方的MIM结构异常。
第五步骤:显像(TEM)
最后通过穿透式电子显微镜(TEM),更清楚确认,MIM结构中的绝缘层异常,导致上下电极板间有漏电路径产生进而找到漏电真因(下图)。

MIM结构的绝缘层异常,导致上下电极板间有漏电路径产生。