电迁移失效检测（半导体器件）

信息概要

电迁移失效检测是半导体器件可靠性测试中的重要环节，主要用于评估金属互连线路在高电流密度下的耐久性。随着半导体器件尺寸的不断缩小，电迁移现象成为影响器件寿命和性能的关键因素之一。第三方检测机构通过专业的检测手段，帮助客户识别潜在的电迁移风险，优化器件设计，提高产品可靠性。检测覆盖从研发到量产的各个环节，确保半导体器件在高温、高电流等极端条件下的稳定性。

检测项目

电迁移寿命测试（评估器件在高电流密度下的使用寿命），电流密度分布分析（检测电流在互连线路中的分布均匀性），温度系数测试（分析温度对电迁移速率的影响），电阻变化率监测（测量电迁移导致的电阻变化趋势），失效时间统计（记录器件失效的平均时间），临界电流密度测定（确定引发电迁移的最小电流密度），晶粒尺寸分析（研究晶粒尺寸对电迁移的影响），应力迁移测试（评估应力对金属互连的影响），空洞形成观察（检测电迁移导致的金属空洞），界面扩散分析（研究金属与介质的界面扩散现象），晶界扩散测试（评估晶界扩散对电迁移的贡献），薄膜厚度测量（检测金属薄膜的厚度均匀性），线宽变化监测（测量电迁移导致的线宽变化），接触电阻测试（评估接触区域的电阻变化），热循环测试（模拟温度循环对电迁移的影响），湿度敏感性测试（分析湿度对电迁移的加速作用），电压加速测试（通过高电压加速电迁移失效），电流加速测试（通过高电流加速电迁移失效），时间依赖性测试（研究电迁移随时间的变化规律），材料成分分析（检测金属材料的成分纯度），微观结构表征（观察金属薄膜的微观结构变化），表面形貌分析（检测电迁移导致的表面形貌变化），失效模式分析（确定电迁移失效的具体模式），可靠性模型建立（构建电迁移可靠性预测模型），加速因子计算（计算不同条件下的加速因子），统计分布拟合（拟合失效时间的统计分布），激活能测定（测量电迁移的激活能），应力梯度测试（评估应力梯度对电迁移的影响），温度梯度测试（分析温度梯度对电迁移的作用），三维形貌重建（通过三维成像技术观察电迁移形貌）。

检测范围

铜互连器件，铝互连器件，钨互连器件，金互连器件，银互连器件，镍互连器件，钛互连器件，钽互连器件，钴互连器件，钼互连器件，硅化物互连器件，多晶硅互连器件，氮化钛互连器件，碳化硅互连器件，氮化钽互连器件，铜合金互连器件，铝合金互连器件，金合金互连器件，银合金互连器件，镍合金互连器件，钛合金互连器件，钽合金互连器件，钴合金互连器件，钼合金互连器件，硅化物合金互连器件，多晶硅合金互连器件，氮化钛合金互连器件，碳化硅合金互连器件，氮化钽合金互连器件，三维集成电路互连器件。

检测方法

扫描电子显微镜（SEM）观察金属薄膜的表面形貌和空洞形成。

透射电子显微镜（TEM）分析金属薄膜的微观结构和晶界扩散。

聚焦离子束（FIB）技术制备电迁移失效的截面样品。

X射线衍射（XRD）测量金属薄膜的晶体结构和应力状态。

原子力显微镜（AFM）检测电迁移导致的表面粗糙度变化。

能谱分析（EDS）确定金属材料的成分分布。

电子背散射衍射（EBSD）研究金属薄膜的晶粒取向。

四探针法测量金属薄膜的电阻变化。

Kelvin探针法评估接触电阻的变化。

热反射法测量金属薄膜的温度分布。

红外热成像技术观察电迁移过程中的温度梯度。

拉曼光谱分析金属薄膜的应力状态。

二次离子质谱（SIMS）研究金属与介质的界面扩散。

俄歇电子能谱（AES）分析金属薄膜的表面成分。

X射线光电子能谱（XPS）确定金属薄膜的化学状态。

电化学阻抗谱（EIS）评估金属薄膜的电化学行为。

纳米压痕技术测量金属薄膜的力学性能。

激光共聚焦显微镜观察电迁移导致的形貌变化。

三维X射线显微镜（3D XRM）重建电迁移的三维形貌。

时间域反射计（TDR）检测互连线路的阻抗变化。

检测仪器

扫描电子显微镜，透射电子显微镜，聚焦离子束系统，X射线衍射仪，原子力显微镜，能谱分析仪，电子背散射衍射仪，四探针测试仪，Kelvin探针测试仪，热反射测量系统，红外热成像仪，拉曼光谱仪，二次离子质谱仪，俄歇电子能谱仪，X射线光电子能谱仪。

北检院部分仪器展示