FIB-SEM pour les systèmes électroniques et les semi-conducteurs

Analyse des défaillances et caractérisation 3D des dispositifs

Votre compagnon pour l'analyse des défaillances physiques, la recherche de voies d'innovation technologique et le contrôle du rendement dans les applications relatives aux semi-conducteurs et aux dispositifs électroniques.

Le FIB-SEM ZEISS Crossbeam effectue des coupes transversales précises, prend en charge la préparation des lamelles TEM et réalise des opérations de tomographie 3D dans les flux de tâches relatifs aux semi-conducteurs. L'imagerie en temps réel combinée à des analyses intégrées vous donne accès aux structures enfouies et produit des résultats fiables en haute résolution.

Accélérez le développement électronique avec sérénité

Tandis que les dispositifs électroniques continuent de se développer, les équipes responsables des semi-conducteurs ont besoin d'un accès rapide aux structures enfouies et de processus de préparation précis et reproductibles pour réduire la variabilité. ZEISS Crossbeam intègre une imagerie MEB Gemini de haute résolution à des processus FIB précis pour associer l'usinage, l'imagerie et les analyses au sein d’un flux de tâches 3D maîtrisé. La surveillance en temps réel, la préparation automatisée de lamelles TEM et la tomographie sériée améliorent la précision des points terminaux et favorisent la reconstruction fiable de dispositifs à structure complexe.

Préparation de lamelles TEM pour les flux de tâches électroniques

Le FIB-SEM ZEISS Crossbeam propose la préparation guidée et automatisée des lamelles TEM dans ZEN core EM. Il combine des processus FIB précis et une imagerie SEM de haute résolution pour l'amincissement maîtrisé et la détection ciblée des points terminaux. Il permet ainsi de caractériser les propriétés structurelles, chimiques et physiques à l'échelle du nanomètre.
  • Préparation multisite automatisée et guidée des lamelles TEM

    Préparation multisite automatisée et guidée des lamelles TEM

  • Préparation de morceaux de lamelle

    Préparation de morceaux de lamelle

  • Extraction des lamelles

  • Fixation des lamelles sur la grille

    Fixation des lamelles sur la grille

  • Amincissement des lamelles et détection du point terminal

  • Préparation multisite automatisée et guidée des lamelles TEM
  • Préparation de morceaux de lamelle
  • Extraction des lamelles
  • Fixation des lamelles sur la grille
  • Amincissement des lamelles et détection du point terminal
Interface utilisateur ZEN core EM

Voici les possibilités offertes par Crossbeam

  • Recueillir des données rapidement grâce à la préparation automatisée des lamelles et examiner minutieusement les précieux échantillons tout en contrôlant manuellement le flux de tâches.
  • Analyser divers matériaux en une seule fois. Adapter les paramètres du faisceau d'ions focalisé aux différents matériaux et créer une bibliothèque de recettes.
  • Exécuter le flux de tâches entier sur une seule interface d'utilisation : avec ZEN core EN, vous effectuez toutes les étapes de la préparation des lamelles de manière rationalisée.

La gamme Crossbeam

Gardez la visibilité pendant l'usinage, sélectionnez le modèle qui vous convient

ZEISS Crossbeam en action

Flux de tâche guidés en vue de l'automatisation avec ZEN core EM

Tous les modèles ZEISS Crossbeam proposent la préparation des lamelles TEM par le biais de flux de tâches ZEN core EM prédéfinis, avec des étapes structurées pour le creusement, l'amincissement, l'extraction et l'affinage sur grille pour assurer un contrôle constant des processus.

Points forts des flux de tâches

  • Exécution par lot pour un rendement accru avec listes de tâches, opérations réalisées sans surveillance et mélanges de matériaux ou réglages en une seule fois.
  • Garde-fous opérationnels avec contrôles de sécurité, instructions et fonctionnalités de pause/journalisation/reprise de la tâche pour maintenir la précision de la préparation.
  • Nudging rotationnel et angulaire du schéma de balayage du FIB pour affiner l'alignement et améliorer la précision des points terminaux.

Gardez la visibilité sur votre échantillon durant l'amincissement

Le polissage final joue un rôle crucial dans la qualité des lamelles TEM. Les optiques Gemini sans champ favorisent une imagerie MEB claire des échantillons avec inclinaison de préparation, ce qui permet d'affiner les paramètres clés en temps réel :

  • Paliers d'énergie / de courant
  • Nudging
  • Stratégie de balayage

HDR Mill + SEM avec Crossbeam 750

ZEISS Crossbeam 750 intègre la technologie HDR Mill + SEM qui entrecroise simultanément des balayages MEB et FIB afin de maintenir la clarté de l'image à des courants de faisceau élevés sans interrompre l'usinage, accélérant ainsi l'enlèvement grossier tout en préservant la visibilité sur le processus.

Préparation TEM entièrement automatisée et à haut volume

ZEISS Crossbeam Samplefab est une solution d'automatisation dédiée pour la production haut volume de lamelles TEM. Elle permet de standardiser la préparation, du matériau brut à la grille, afin d'assurer la reproductibilité, la traçabilité et l'uniformité qualitative des lamelles indépendamment de l'opérateur, de l'équipe et du site de production.

Imagerie HDR Mill+SEM avec Crossbeam 750 d'une structure SRAM de 5 nm (à gauche) démontrant une bonne visibilité des détails nanométriques pendant l'usinage.
Imagerie HDR Mill+SEM avec Crossbeam 750 d'une structure SRAM de 5 nm (à droite) démontrant une bonne visibilité des détails nanométriques pendant l'usinage.

Coupes transversales ciblées et localisation des défauts

Crossbeam synchronise l'usinage FIB avec l'imagerie MEB en temps réel, favorisant ainsi l'ajustement continu des paramètres et une maîtrise plus précise des sondes et des détecteurs pour une meilleure localisation des défauts. À courants de faisceau élevés, lorsque le repliement spectral du bruit et signal des électrons secondaires augmente, HDR Mill + SEM entrecroise les signaux pour préserver la clarté de l'image sans interrompre l'usinage, favorisant une préparation plus homogène des structures complexes.

Capacités clés
Acquérez des images haute résolution de coupes transversales pour obtenir des informations enfouies. Crossbeam offre une large gamme de détecteurs pour une caractérisation complète de votre échantillon ; jusqu'à quatre signaux détecteurs peuvent être acquis simultanément.

  • Tomographie à faisceau d'ions focalisé sur une large zone d'un appareil SRAM de 5 nm, révélant des détails structuraux à l'échelle du nanomètre sur l'ensemble de l'échantillon.

    Tomographie 3D FIB-SEM et analyses pour la compréhension des appareils

    La tomographie FIB-SEM sur ZEISS Crossbeam réalise un découpage transversal en série pour imager et reconstituer les volumes des échantillons en trois dimensions. Des solutions logicielles intelligentes permettent d'exécuter des opérations de tomographie prolongées sans surveillance et livrent systématiquement des résultats fiables et précis.

  • Cartes EDX 3D acquises par tomographie FIB-SEM

    Les cartes EDX 3D et la tomographie FIB d'un dispositif MOSFET de puissance préparées avec Crossbeam 550L, présentant la distribution des éléments et la structure nanométrique.

    Analyse 3D

    ZEISS Crossbeam prend en charge l'acquisition 3D pour la recherche et le développement ainsi que pour l'analyse des défaillances. Il est capable de procéder à des reconstructions précises avec diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD) et spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (EDS) intégrées pour corréler les données structurelles et compositionnelles dans les structures de dispositifs complexes.

  • Flux de tâches corrélatif XRM vers FIB-SEM montrant le transfert ciblé de l'analyse par microscopie à rayons X à l'analyse par microscope électronique à balayage à faisceau d'ions
    Flux de tâches corrélatif XRM vers FIB-SEM montrant le transfert ciblé de l'analyse par microscopie à rayons X à l'analyse par microscope électronique à balayage à faisceau d'ions

    Flux de tâches corrélatif XRM vers FIB-SEM montrant le transfert ciblé de l'analyse par microscopie à rayons X à l'analyse par microscope électronique à balayage à faisceau d'ions

    Flux de tâches corrélatif XRM vers FIB-SEM montrant le transfert ciblé de l'analyse par microscopie à rayons X à l'analyse par microscope électronique à balayage à faisceau d'ions

    Corrélation multi-échelle

    Atlas 5, le logiciel d'imagerie corrélative ZEISS, fonctionne avec des flux de tâches multi-échelle et multimodaux en corrélant les images et en intégrant les données volumétriques par rayons X pour cibler les caractéristiques enfouies et réduire le risque d'omettre des régions d'intérêt.

Capacités matérielles pour les flux de tâches pour semi-conducteurs

  • Le laser femtoseconde retire en quelques minutes des volumes de l'ordre du millimètre, augmentant le rendement et procurant un accès rapide aux propriétés enfouies des dispositifs pour la microscopie à rayons X ainsi que pour la préparation des piliers APT et des lamelles TEM à vaste surface. Il produit des coupes transversales soignées compatibles avec l'EBSD et l'EDS, le faisceau d'ions focalisé étant réservé au polissage final pour réduire le temps et les potentiels dommages.

    Voici les possibilités qu'il vous offre

    • Accédez rapide aux structures profondément enfouies.
    • Préparez des coupes transversales d'une largeur et d'une profondeur de l'ordre du millimètre.
    • Minimisez les dommages et les effets de la chaleur grâce à des impulsions laser ultra-courtes.
    • Localisez les régions d’intérêt dissimulées en corrélant vos informations avec des données de microscopie à rayons X.
    • Automatisez vos tâches et effectuez le transfert vers la chambre FIB sans interruption.
  • ZEISS Crossbeam est disponible avec deux tailles de chambre différentes pour élargir les capacités d'analyse, d'imagerie et de modification d'échantillon. La configuration avec chambre large prend en charge le traitement de grands échantillons et de plaquettes entières allant jusqu'à 200 mm, un gain de flexibilité dans les flux de tâches pour les semi-conducteurs.

    Points forts

    • Platines de 150 mm ou 200 mm : platine standard ou haute précision (HP) en option
    • Sas de 200 mm avec extensions des rails pour faciliter le transfert des plaquettes
    • Dispositif de surélévation de la NavCam pour l'imagerie de plaquettes complètes et l'exploration rapide des régions d'intérêt
    • Garde-fous intégrés pour empêcher les interférences entre la chambre des plaquettes et la colonne
    • Capacité pour le transfert de charges lourdes (>500 g) avec un système de barres et de supports robustes
  • La colonne FE-SEM du Crossbeam est dotée d'optiques électroniques Gemini à objectif sans champ. Cela minimise l'exposition magnétique et rend possible l'imagerie haute résolution sans distorsion sur un large champ d'observation, même avec inclinaison, tout en préservant l'intégrité des échantillons durant l'examen des semi-conducteurs fragiles.

    • Gemini 1 : disponible sur Crossbeam 350, offre une bonne flexibilité et prend en charge l'imagerie à pression variable pour les échantillons de charge ou à dégazage.
    • Gemini 2 : disponible sur Crossbeam 550, livre une imagerie haute résolution à faible voltage, combiné au courant de faisceau requis pour les flux de tâches d'analyse et de préparation complexes.
    • Gemini 4 : intégré dans Crossbeam 750, augmente de manière significative la résolution / le rapport signal sur bruit à faible voltage, même avec inclinaison, tout en réduisant l'influence de l'objectif sur le champ de la sonde FIB à faible voltage dans des conditions de MEB à haute résolution.

    FIB Ion-sculptor
    La colonne à FIB Ion-sculptor couvre la plage allant de 1 pA à 100 nA, pour un enlèvement rapide de la matière et des finitions maîtrisées à faible énergie au sein d'un flux de tâches unique et évolutif.

Accessoires et extensions pour la caractérisation des systèmes électroniques

  • Cartes d'ions ToF-SIMS d'un dispositif GaN préparées avec le FIB-SEM Crossbeam, montrant la distribution spatiale de l'aluminium, de l'oxygène, des composés d’azote et du titane dans l'ensemble de la structure.

    ToF-SIMS

    Rend possible la détection parallèle des ions atomiques et moléculaires jusqu'au niveau du ppm, y compris l'analyse d'éléments lumineux tels que le lithium et les isotopes.

  • Coupe transversale d'un dispositif GaN imagée dans les différents modes d'imagerie STEM (BF, DF, ADF, HAADF, ODF) à l'aide d'un FIB-SEM Crossbeam pour souligner le contraste structurel et les interfaces des matériaux.

    STEM

    Utilise un détecteur rétractable de microscopie électronique en transmission à balayage (STEM) avec champ sombre annulaire (ADF) segmenté et champ sombre annulaire à angle élevé (HAADF) afin d'imager des échantillons minces directement dans la chambre du FIB-SEM pour l'analyse structurelle nanométrique à haut contraste, l'orientation in situ / la cartographie des défauts ainsi que la métrologie des dimensions critiques.

  • Cartes élémentaires EDS de la coupe transversale d'un dispositif GaN acquis à l'aide du FIB-SEM Crossbeam, présentant la distribution de l'Al, O, Au, Ga, N, et Si sur l'ensemble des structures stratifiées.

    EDS

    Intègre l’analyse élémentaire durant le découpage transversal et des flux de tâches 3D avec acquisition multi-détecteur pour la caractérisation complète des matériaux.

Téléchargements

  • ZEISS Crossbeam 750

    Deliver first-time-right sample preparation for even the most challenging targets

    3 MB


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