Munculnya teknologi proses canggih seperti interkoneksi pilar tembaga telah secara signifikan mendorong miniaturisasi tiga dimensi perangkat elektronik modern dan peningkatan kinerja yang dipercepat dalam peralatan terkait. Namun, kemajuan ini telah memperkenalkan tantangan dalam analisis kegagalan untuk teknologi pengemasan canggih. Untuk aplikasi pengemasan lanjutan, lokalisasi kegagalan mungkin memerlukan kedalaman pemrosesan yang melebihi 100 μm, di mana gallium ion gallium tradisional (GA⁺) berjuang untuk mencapai lokalisasi cacat yang cepat.
Keterbatasan ini muncul karena Ga⁺ FIB beroperasi pada arus balok maksimum ~ 100 NA di bawah 30 keV, membutuhkan puluhan jam untuk memproses area 500 μm². Sebaliknya, fib plasma (PFIB) menggunakan ion xenon (xe⁺) sebagai sumber ion, memberikan arus balok maksimum ~ 2,5 μA pada 30 keV-lebih 20 kali lebih efisien daripada Ga⁺ fib. Terobosan ini memungkinkan PFIB untuk mengatasi hambatan Ga⁺ fib tradisional: pemrosesan area besar yang cepat.
Studi Kasus Aplikasi PFIB
① Morfologi Cross-Sectional TSV dan Analisis Orientasi Kristal EBSD
Memanfaatkan kemampuan penampang volume besar berkecepatan tinggi PFIB, analisis morfologi cross-sectional yang cepat dan tepat dapat dilakukan pada vias melalui-silikon (TSV) -Struktur kritis dalam kemasan lanjutan 2.5D\/3D. Bersamaan dengan itu, analisis orientasi kristal dari penampang dapat dilakukan dengan menggunakan probe difraksi backscatter elektron eksternal (EBSD), seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.
*Gambar 1. A) Gambar SEM cross-sectional TSV (melalui-silikon via), struktur kunci dalam kemasan lanjutan 2.5D\/3D;
b) Analisis EBSD (pemetaan IPF-y) (gambar milik: Thermo Fisher Scientific).*
② Persiapan sampel ultra-tipis area besar untuk 3D NAND (Planview Sampling)
Fungsi kritis lain dari PFIB adalah persiapan sampel mikroskop elektron (TEM) ultra-tipis (TEM). Grgtest sekarang mencapai persiapan sampel TEM spesifik lokasi dengan panjang dan lebar melebihi 50 μm, memenuhi persyaratan untuk pengamatan TEM resolusi atom.
*Gambar 2. Aliran proses untuk persiapan sampel ultra-tipis area besar (sampel: 3d nand; ukuran ekstraksi planview ~ 50 μm):
a) penggilingan parit; b) lift-out dan ekstraksi; c) Transfer ke TEM Grid; d) Penipisan terakhir.*
Kemampuan Layanan PFIB Grgtest
Sistem PFIB di Laboratorium Pengujian dan Analisis Wuxi Grgtest adalah sistem PFIB Thermo Fisher Helios 5 yang canggih, saat ini platform Xe-Fib paling canggih di pasar. Ini mencapai resolusi pencitraan SEM di bawah 1 nm, dengan kinerja dan otomatisasi sinar ion yang dioptimalkan dibandingkan dengan pendahulunya (Helios G4 DualBeam). Dilengkapi dengan nanomanipulator, sistem injeksi gas (GIS), dan probe spektroskopi sinar-X-ray energi (EDX), PFIB Grgtest membahas kebutuhan analisis kegagalan semikonduktor fundamental dan canggih.