Voltage ContrastThe interaction of

Voltage Contrast

The interaction of a charged particle beam with structures of different electric conductivity in a microelectronic
circuit locally changes the electric potential at its surface. In a scanning electron microscope (SEM), this effect
leads to a distinct voltage contrast superimposed on the image. It is very useful for failure analysis and device
debugging in microelectronic research and development.

Introduction
Bulk insulating specimens, or insulated layers on a conductive
substrate with a thickness larger than the electron range,
charge up when irradiated by the electron beam in the SEM.
If the combined drain of backscattered and secondary
electrons exceeds the supply of primary beam electrons,
a positive net charge results that generates a positive electric
surface potential. The trajectories of primary, secondary
and backscattered electrons are influenced by this potential.
Part of the secondary electrons will be prevented from
reaching the detector. Thus, insulated structures will appear
darker in the secondary electron image than grounded
structures that do not charge (Fig. 1). This phenomenon
is called passive voltage contrast. Electrical opens, for instance
in contact chains, can be easily found with this method.


In integrated circuits, electric surface potentials can also
be actively controlled by applying voltages to selected
interconnects. The connected structures will then be visible
with different contrast in the secondary electron image.
Similar to passive voltage contrast, positive regions appear
dark, while negative regions appear bright (Fig. 2). This
active voltage contrast is used to detect dielectric leakage
or metallisation shorts. Moreover, active elements in the
device under test can be dynamically driven, enabling
waveform and timing measurements.


Active voltage contrast on microelectronic devices requires
precise probing using micromanipulators. Interconnects can
be contacted using a single microelectrode tip to apply a voltage
against the grounded substrate, and closed electrical circuits
can be constructed by contacting with two or more tips
simultaneously. A tip positioning accuracy in the nano-metre
range, low drift, low backlash, and insusceptibility to vibrations
of the micro-probing setup are indispensable for successful
use of this method on modern nanoscale interconnects.



Topographic Contrast
Difference in emission and difference in detection
of electrons depending on surface topography (also
specimen tilt)


Topographic Contrast
• In general, the most frequent application of the SEM is the visualization of the
topography (shape, size, surface texture) of three-dimensional objects. Topographic
contrast has a complex origin with strong number and trajectory components of both
BSE and SE.
• Topographic contrast arises because the number and trajectories of BSE and the
number of SE depend on the angle of incidence between the beam and the specimen
surface.
Several effects can contribute to the formation of topographic contrast:
• The backscatter coefficient increases as a monotonic function of the specimen tilt.
The more highly inclined the local surface is to the incident beam, the higher the
backscatter coefficient. This effect produces a number component contribution to
topographic contrast in BSE.
• The angular distribution of backscattered electrons is strongly dependent on the local
surface tilt. This directionality of backscattering from tilted surfaces contributes a
trajectory component to the backscattered electron signal.
• The SE coefficient varies with the specimen tilt angle in a monotonic fashion. Tilted
surfaces thus yield more SEs than a surface normal to the beam. This effect
introduces a number component to topographic contrast in the SE signal.
• The topographic contrast that is actually observed depends on the exact mix of
backscattered and secondary electrons detected.
Topographic Contrast

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าการโต้ตอบของลำอนุภาค charged มีโครงสร้างของการนำไฟฟ้าแตกต่างกันในการ microelectronicวงจรภายในเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าที่พื้นผิวของ ในการการสแกนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM), ลักษณะพิเศษนี้นำไปสู่ความคมชัดของแรงดันทั้งหมดที่วางซ้อนอยู่บนภาพ เป็นประโยชน์มากสำหรับการวิเคราะห์ความล้มเหลวและอุปกรณ์ดีบักใน microelectronic วิจัยและพัฒนาแนะนำไว้เป็นตัวอย่างฉนวนจำนวนมาก หรือฉนวนชั้นในเป็นไฟฟ้าพื้นผิว มีความหนามากกว่าช่วงอิเล็กตรอนค่าใช้จ่ายขึ้นเมื่อ irradiated โดยลำแสงอิเล็กตรอนใน SEM.ถ้าท่อระบายน้ำรวม backscattered และรองอิเล็กตรอนเกินอุปทานของคานหลักอิเล็กตรอนประจุสุทธิเป็นบวกผลลัพธ์ที่สร้างไฟฟ้าบวกพื้นผิวที่อาจเกิดขึ้น Trajectories ของหลัก รองและอิเล็กตรอน backscattered เป็นผลมาจากโอกาสนี้ส่วนของอิเล็กตรอนรองจะถูกห้ามไม่ให้ถึงเครื่องตรวจจับ ดังนั้น จะปรากฏโครงสร้างฉนวนเข้มในภาพรองอิเล็กตรอนมากกว่าสูตรโครงสร้างที่ไม่คิดค่าธรรมเนียม (Fig. 1) ปรากฏการณ์นี้จะเรียกว่าแรงดันแฝงความคมชัด ไฟฟ้าเปิด ตัวอย่างในห่วงโซ่การติดต่อ สามารถพบได้ง่าย ด้วยวิธีนี้ในวงจรแบบรวม ศักยภาพไฟฟ้าผิวยังสามารถควบคุมกำลัง โดยใช้แรงดันให้เลือกเชื่อมต่อ โครงสร้างเชื่อมต่อแล้วจะมองเห็นมีความคมชัดที่แตกต่างกันในภาพอิเล็กตรอนรองคล้ายกับแรงดันแฝงความคมชัด บวกภูมิภาคปรากฏมืด ในขณะที่ภูมิภาคลบปรากฏ สว่าง (Fig. 2) นี้ความแตกต่างของแรงดันใช้งานจะใช้เพื่อตรวจจับการรั่วไหลเป็นฉนวนหรือกางเกงขาสั้น metallisation นอกจากนี้ องค์ประกอบที่ใช้ในการอุปกรณ์ภายใต้การทดสอบสามารถเป็นแบบไดนามิกขับเคลื่อน การเปิดใช้งานรูปคลื่นและระยะเวลาประเมินต้องการความแตกต่างของแรงดันใช้งานอยู่บนอุปกรณ์ microelectronicแม่นยำโดยอาศัยการใช้ micromanipulators เชื่อมโยงสามารถสามารถติดต่อใช้ microelectrode เดียวเคล็ดลับในการใช้แรงดันไฟฟ้าป่นเล็กน้อยพื้นผิว และปิดวงจรไฟฟ้าสามารถสร้างได้ โดยติดต่อกับเคล็ดลับที่สอง หรือมากกว่าพร้อมกัน คำแนะนำที่ตำแหน่งความถูกต้องในการนาโนเมตรช่วง ดริฟท์ต่ำ แบคแลชต่ำ และ insusceptibility การสั่นสะเทือนของการตั้งค่าไมโครอาศัยสำคัญสำหรับความสำเร็จใช้วิธีนี้ใน nanoscale ทันสมัยเชื่อมโยงความคมชัด topographicความแตกต่างของมลพิษและความแตกต่างในการตรวจสอบของอิเล็กตรอนที่อยู่บนพื้นผิวภูมิประเทศ (ยังตัวอย่างเอียง)ความคมชัด topographic• SEM ใช้บ่อยที่สุดเป็นการแสดงสถานะของการภูมิประเทศ (รูปร่าง ขนาด ผิว) ของวัตถุสามมิติ Topographicความแตกต่างมีจุดเริ่มต้นที่ซับซ้อน ด้วยองค์ประกอบจำนวนและวิถีของแรงBSE และ SE•คมชัด topographic เกิดเนื่องจากหมายเลขและ trajectories ของ BSE และจำนวน SE ขึ้นอยู่กับอุบัติการณ์ของมุมระหว่างคานและสิ่งส่งตรวจพื้นผิวผลกระทบหลายอย่างสามารถนำไปสู่การก่อตัวของความคมชัด topographic:•สัมประสิทธิ์ backscatter เพิ่มเป็นฟังก์ชัน monotonic ของเอียงตัวอย่างเข้าใจมากกว่าพื้นผิวภายในจะปัญหาคาน สูงกว่าbackscatter สัมประสิทธิ์การ ลักษณะพิเศษนี้สร้างบริจาคส่วนประกอบหมายเลขความคมชัด topographic ใน BSE•แจกจ่ายแองกูลาร์ของ backscattered อิเล็กตรอนเป็นอย่างยิ่งขึ้นอยู่กับท้องถิ่นเอียงผิว จัดสรรทิศนี้ของ backscattering จากพื้นผิวเอียงตัวส่วนวิถีการสัญญาณอิเล็กตรอน backscatteredสัมประสิทธิ์• SE แตกต่างกันไป ด้วยมุมเอียงตัวอย่างแฟชั่น monotonic ยืดดังนั้นพื้นผิวผลตอบแทน SEs มากขึ้นกว่าปกติเพื่อคานพื้นผิว ลักษณะพิเศษนี้แนะนำส่วนประกอบหมายเลขเปรียบ topographic ในสัญญาณ SE•คม topographic ที่สังเกตจริงขึ้นอยู่กับส่วนผสมที่แน่นอนของbackscattered และพบอิเล็กตรอนรองความคมชัด topographic

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

Voltage คมชัดปฏิสัมพันธ์ของลำแสงอนุภาคเรียกเก็บเงินกับโครงสร้างของการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกันในไมโครอิเล็กทรอนิกส์วงจรทั้งในประเทศมีการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าที่พื้นผิวของมัน ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ผลกระทบนี้จะนำไปสู่ความคมชัดของแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันซ้อนทับบนภาพ มันมีประโยชน์มากสำหรับการวิเคราะห์ความล้มเหลวและอุปกรณ์การแก้จุดบกพร่องในการวิจัยและการพัฒนาไมโครอิเล็กทรอนิกส์. บทนำเป็นกลุ่มตัวอย่างฉนวนหรือชั้นฉนวนกันความร้อนในสื่อกระแสไฟฟ้าพื้นผิวที่มีความหนาขนาดใหญ่กว่าช่วงอิเล็กตรอน, ค่าใช้จ่ายขึ้นเมื่อฉายรังสีโดยลำแสงอิเล็กตรอนใน SEM. ถ้า ท่อระบายน้ำรวมของสะท้อนกลับและมัธยมศึกษาอิเล็กตรอนเกินกว่าอุปทานของอิเล็กตรอนคานหลัก, ค่าใช้จ่ายสุทธิผลบวกที่สร้างไฟฟ้าในเชิงบวกที่อาจเกิดขึ้นบนพื้นผิว ลูกทีมของหลักรองอิเล็กตรอนและสะท้อนกลับได้รับอิทธิพลจากนี้อาจเกิดขึ้น. ส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอนรองจะได้รับการป้องกันจากการเข้าถึงเครื่องตรวจจับ ดังนั้นโครงสร้างฉนวนจะปรากฏสีเข้มในภาพอิเล็กตรอนทุติยภูมิกว่า grounded โครงสร้างที่ไม่คิดค่าบริการ (รูปที่ 1). ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าตรงกันข้ามแรงดันเรื่อย ๆ ไฟฟ้าเปิดตัวอย่างเช่นในเครือข่ายการติดต่อสามารถพบได้ง่ายด้วยวิธีนี้. ในวงจรรวมศักยภาพผิวไฟฟ้านอกจากนี้ยังสามารถได้รับการควบคุมอย่างแข็งขันโดยการใช้แรงดันไฟฟ้าที่จะเลือกการเชื่อมต่อ โครงสร้างการเชื่อมต่อแล้วจะสามารถมองเห็นมีความคมชัดที่แตกต่างกันในภาพอิเล็กตรอนทุติยภูมิ. คล้ายกับความคมชัดของแรงดันไฟฟ้าเรื่อย ๆ , ภูมิภาคบวกปรากฏมืดในขณะที่ภูมิภาคเชิงลบปรากฏสดใส (รูปที่ 2). นี้ตรงกันข้ามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานจะใช้ในการตรวจสอบการรั่วไหลของอิเล็กทริกหรือกางเกงขาสั้น METALLISATION นอกจากนี้องค์ประกอบของการใช้งานในอุปกรณ์ภายใต้การทดสอบสามารถขับเคลื่อนแบบไดนามิกช่วยให้รูปแบบของคลื่นและการวัดระยะเวลา. คมชัดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานบนอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ต้องแม่นยำละเอียดโดยใช้ micromanipulators อุปกรณ์เชื่อมต่อกันสามารถได้รับการติดต่อโดยใช้ปลาย microelectrode เดียวที่จะใช้แรงดันกับพื้นผิวที่มีสายดินและปิดวงจรไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นโดยการติดต่อกับสองคนหรือมากกว่าเคล็ดลับไปพร้อม ๆ กัน ความถูกต้องตำแหน่งในปลายนาโนเมตรช่วงลอยต่ำฟันเฟืองต่ำและ insusceptibility การสั่นสะเทือนของการติดตั้งไมโครละเอียดที่จำเป็นสำหรับการประสบความสำเร็จในการใช้วิธีการเชื่อมต่อในระดับนาโนที่ทันสมัยนี้. คมชัดภูมิประเทศแตกต่างในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและความแตกต่างในการตรวจสอบของ อิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับพื้นผิวภูมิประเทศ (ยังเป็นตัวอย่างเอียง) ความคมชัดภูมิประเทศ•โดยทั่วไปที่ใช้บ่อยที่สุดของ SEM เป็นภาพของภูมิประเทศ (รูปร่าง, ขนาด, พื้นผิว) ของวัตถุสามมิติ ภูมิประเทศทางตรงกันข้ามมีต้นกำเนิดที่ซับซ้อนที่มีจำนวนที่แข็งแกร่งและส่วนประกอบเส้นทางการเคลื่อนที่ของทั้งสองBSE และ SE. คมชัด•ภูมิประเทศเกิดขึ้นเพราะจำนวนและลูกทีมของ BSE และจำนวนของ SE ขึ้นอยู่กับมุมของอุบัติการณ์ระหว่างคานและตัวอย่างพื้นผิว. ผลกระทบหลาย สามารถนำไปสู่การก่อตัวของความคมชัดภูมิประเทศ: . •การเพิ่มขึ้นของค่าสัมประสิทธิ์ backscatter เป็นฟังก์ชันต่อเนื่องของความลาดเอียงของชิ้นงานมีแนวโน้มที่สูงขึ้นบนพื้นผิวในท้องถิ่นคือการคานเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่สูงกว่าค่าสัมประสิทธิ์ backscatter ผลกระทบนี้จะก่อให้เกิดการมีส่วนร่วมส่วนประกอบตัวเลขเพื่อความคมชัดในภูมิประเทศ BSE. •กระจายเชิงมุมของอิเล็กตรอนสะท้อนกลับขึ้นอยู่กับท้องถิ่นเอียงพื้นผิว ทิศทางของ backscattering จากพื้นผิวเอียงนี้ก่อองค์ประกอบวิถีสัญญาณสะท้อนกลับอิเล็กตรอน. •ค่าสัมประสิทธิ์ SE ขึ้นอยู่กับมุมเอียงของชิ้นงานในลักษณะต่อเนื่อง เอียงพื้นผิวจึงผลผลิต SEs กว่าผิวปกติคาน ผลกระทบนี้จะแนะนำองค์ประกอบตัวเลขเพื่อความคมชัดในภูมิประเทศสัญญาณ SE. •ความคมชัดของภูมิประเทศที่เป็นที่สังเกตจริงขึ้นอยู่กับส่วนผสมที่แน่นอนของการสะท้อนกลับและอิเล็กตรอนที่สองตรวจพบ. คมชัดภูมิประเทศ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ระหว่างแรงดันความแตกต่างของประจุไฟฟ้า บีมกับโครงสร้างที่แตกต่างกันการนำไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า microelectronic
ภายในเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์ไฟฟ้าที่พื้นผิวของมัน ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ( SEM ) ผลการศึกษาครั้งนี้นำไปสู่แรงดันความคมชัดแตกต่างกัน
ซ้อนทับบนภาพ มันมีประโยชน์มากสำหรับการวิเคราะห์ความล้มเหลวและอุปกรณ์
การแก้จุดบกพร่องในการวิจัย microelectronic และการพัฒนา

บทนำ
เป็นกลุ่มตัวอย่าง หรือฉนวน , ฉนวนชั้นบนพื้นผิว conductive
ที่มีความหนามากกว่าช่วงอิเล็กตรอน
ชาร์จเมื่อฉายรังสีโดยลำแสงอิเล็กตรอนใน SEM .
ถ้าท่อรวมของ backscattered และอิเล็กตรอนทุติยภูมิ
เกินกว่าอุปทานของอิเล็กตรอนคานหลัก
บวกประจุสุทธิผลลัพธ์ที่สร้างบวกไฟฟ้า
พื้นผิวที่อาจเกิดขึ้น ในวิถีของระดับประถมศึกษา มัธยมศึกษา และ backscattered
อิเล็กตรอนได้รับอิทธิพลจากศักยภาพนี้ .
ส่วนของอิเล็กตรอนทุติยภูมิจะถูกขัดขวางจาก
ถึงเครื่องตรวจจับ ดังนั้น โครงสร้างของฉนวนจะปรากฏ
สีเข้มในรูปอิเล็กตรอนทุติยภูมิมากกว่ากักบริเวณ
โครงสร้างที่ไม่คิดค่าบริการ ( รูปที่ 1 )ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าแรงดัน
ความคมชัด ๆ ระบบไฟฟ้าจะเปิด ตัวอย่าง
ติดต่อกลุ่มที่สามารถพบได้อย่างง่ายดายด้วยวิธีนี้


ในวงจรรวมที่มีศักยภาพสามารถควบคุมไฟฟ้า
อย่างแข็งขันโดยใช้แรงดันไฟฟ้าที่จะเลือก
เชื่อม . การเชื่อมต่อโครงสร้างแล้วจะมองเห็นที่แตกต่างกันกับความคมชัดในรูป

อิเล็กตรอนทุติยภูมิคล้ายกับความแตกต่างแรงดันเรื่อยๆ , ภูมิภาคบวกปรากฏ
เข้ม ในขณะที่ภูมิภาคลบปรากฏสว่าง ( รูปที่ 2 ) งานนี้

ส่วนแรงดันไฟฟ้าใช้ตรวจจับการรั่ว หรือ metallisation กางเกงขาสั้น นอกจากนี้ งานองค์ประกอบใน
อุปกรณ์ภายใต้การทดสอบ สามารถขับเคลื่อนแบบไดนามิกช่วยให้
การวัดสัญญาณและเวลา


ใช้แรงดันไฟฟ้าความคมชัด microelectronic อุปกรณ์ต้อง
ชัดเจน การใช้ micromanipulators . เชื่อมสามารถ
ติดต่อใช้ปลายไมโครอิเล็กโทรดเดียวใช้แรงดันไฟฟ้า
ต่อสายดินตั้งต้น และปิดวงจรไฟฟ้า
สามารถถูกสร้างขึ้น โดยการติดต่อกับสองคนหรือมากกว่าเคล็ดลับ
พร้อมกัน เคล็ดลับตำแหน่งความถูกต้องในนาโนเมตร
ช่วงต่ำ , Drift , ฟันเฟืองต่ำ และ insusceptibility ที่จะสั่นสะเทือน
ของไมโครการตั้งค่าที่ขาดไม่ได้สำหรับใช้ประสบความสำเร็จ
วิธีนี้ในสมัยใหม่ nanoscale เชื่อม




รู้ชัดความแตกต่างในการปล่อยและความแตกต่างในการตรวจจับ
ของอิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับพื้นผิวภูมิประเทศ (
ตัวอย่างเอียง )



บริการตรวจความคมชัดโดยทั่วไปการใช้บ่อยที่สุดของ SEM คือ การแสดงของ
ภูมิประเทศ ( รูปร่าง ขนาดพื้นผิวของวัตถุสามมิติ ภูมิประเทศ
ความคมชัดมีที่มาซับซ้อนกับตัวเลขที่แข็งแกร่งและส่วนประกอบวิถีของทั้งสอง

- ภูมิประเทศและ BSE เซ ความคมชัดเกิดขึ้นเนื่องจากหมายเลข และวิถีของ BSE และ
จำนวนเซขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบระหว่างคานและพื้นผิวชิ้นงาน
.
ผลหลายสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างภูมิประเทศ ความคมชัด :
- การกระเจิงกลับมีค่าเพิ่มขึ้นเป็นไปบ้านของชิ้นงานเอียง
ยิ่งสูงเอียงพื้นผิวท้องถิ่นคือเรื่องแสง สูงกว่า
กระเจิงกลับของ ผลกระทบนี้จะสร้างหมายเลขชิ้นส่วนสนับสนุน
ภูมิประเทศความคมชัดใน BSE .
- การแจกแจงเชิงมุมของ backscattered อิเล็กตรอนขอขึ้นอยู่กับพื้นผิวภายในเอียง

นี้ทิศทางของพื้นผิวซึ่งเป็น backscattering จากเอียง
วิถีประกอบกับสัญญาณ backscattered อิเล็กตรอน .
- สัมประสิทธิ์ เซ ขึ้นอยู่กับชิ้นงานมุมเอียงในแฟชั่นเนื่อง . เอียง
พื้นผิวดังนั้นผลผลิต SES มากกว่าผิวปกติ คาน นี้ผล
แนะนำหมายเลขประกอบกับภูมิประเทศความแตกต่างในความเร็วสัญญาณ
- ความคมชัดของภูมิประเทศที่สังเกตได้จริง ขึ้นอยู่กับส่วนผสมที่แน่นอน

backscattered และอิเล็กตรอนทุติยภูมิพบว่า ต่างภูมิประเทศ