国仪量子电镜在芯片后道 Al 互连电迁移空洞检测的应用报告

一、背景介绍

随着芯片集成度不断攀升，芯片后道 Al 互连技术成为确保信号传输与芯片功能实现的关键环节。在芯片工作时，Al 互连导线中的电子持续流动，会对金属原子产生作用力，引发电迁移现象。电迁移可能致使 Al 原子移动并聚集，进而在互连导线中形成空洞。这些空洞一旦出现，会增大导线电阻，阻碍电流传输，严重时甚至导致电路断路，使芯片失效。

据统计，在芯片可靠性问题中，因电迁移空洞引发的故障占比相当可观。而且，随着芯片尺寸缩小、工作频率提高，电迁移空洞问题愈发严重。所以，精准检测芯片后道 Al 互连电迁移空洞，对保障芯片质量、延长使用寿命、提升可靠性意义重大。传统检测手段难以对微小空洞进行高分辨率观察和精确分析，难以满足当前芯片制造与研究需求。

二、电镜应用能力

（一）高分辨率成像观测空洞

国仪量子 SEM3200 电镜拥有高分辨率成像能力，能清晰呈现芯片后道 Al 互连导线的微观结构。在检测电迁移空洞时，可精准定位微小空洞，清晰展示空洞的形状、大小和位置。例如，能清晰分辨出互连导线中直径仅几十纳米的空洞，甚至可以观察到空洞内部的微观特征，为后续分析提供直观且精准的图像依据。

（二）空洞尺寸与分布分析

借助 SEM3200 配套的图像分析软件，可对检测到的空洞进行尺寸测量和分布统计。在图像上选取空洞边缘的测量点，软件就能计算出空洞的直径、面积等尺寸参数。通过对多个空洞的测量统计，还能绘制空洞分布图谱，分析空洞在互连导线不同区域的分布规律。这些数据有助于评估电迁移对 Al 互连导线的影响程度，为预测芯片寿命提供数据支持。

（三）与电迁移机制关联分析

结合 SEM3200 获取的空洞信息和电迁移理论，可深入研究电迁移空洞的形成机制。通过观察不同工作时间、不同电流密度下芯片的空洞情况，分析空洞形成与电迁移过程中各种因素的关系。例如，发现电流密度与空洞生长速率之间的关联，为优化芯片设计和工艺参数提供理论依据，以减少电迁移空洞的产生。

三、产品推荐

国仪量子 SEM3200 是检测芯片后道 Al 互连电迁移空洞的理想设备。其高分辨率成像功能，可精准捕捉微小空洞的细节，满足芯片微观检测的高精度需求。操作界面简洁直观，图像分析软件功能强大，降低了操作难度，提高检测效率。设备稳定性强，能长时间稳定运行，保证检测结果的准确性和重复性。选择 SEM3200，为芯片制造企业、科研机构提供有力的技术支撑，助力解决芯片电迁移空洞问题，提升芯片质量和可靠性，推动芯片产业发展。