与金属-绝缘体-金属(MIM)电容器故障相关的缺陷很难用传统的故障隔离技术定位，因为电容器通常埋在一堆后端金属层中。在本文中，作者一步一步地解释了他们如何确定MIM电容器故障的原因，在一个案例中，过压保护装置，在另一个案例中，高速数字隔离电路。该过程首先是基于OBIRCH或PEM成像的初步故障隔离研究，然后是更详细的分析，包括聚焦离子束(FIB)横截面和分层、微或纳米探测、电阻或电压对比成像以及其他类似技术。

本文用锁相热像仪(LIT)验证了金属-绝缘子-金属(MiM)电容器故障的准确故障隔离信息。在本研究中，锁定频率大于5 Hz的相位图像光斑定位比LIT振幅图像或OBIRCH更准确地定位缺陷，以确定下一步的FA步骤。

越来越多的箔电容器(金属化薄膜电容器，MTFC)被用作电源变换器中的滤波器。因此，它们经常连接在电力线(不同相位)之间或电力线与地之间。然而，经过几年的运行，观察到严重的损坏情况，过滤电容器变得非常热，并开始缓慢的排气过程，有时甚至以灾难性的燃烧结束。通过对邻相剩余同类电容器的失效分析，确定空气夹杂物是导致内电晕放电的原因。有用的电晕放电测量，基于对众所周知的部分放电(PD)测试的改进，使评估电容器发生此类故障的潜在风险成为可能。事实证明，许多，甚至是新的箔电容器，开始内部电晕放电已经低于其官方交流电压规格。

本文介绍了一种动态随机存取DRAM芯片中包含二极管、电容和晶体管器件的存储单元级无源电压对比(PVC)。通过调整扫描位置和扫描顺序，可以显著提高电压对比灵敏度。用PVC成像的漏性和电阻性故障定位来说明我们的观点。

对于大多数先进的半导体产品，聚焦离子束(FIB)电路修改和通过芯片背面的节点访问是唯一可行的方法。高密度的互连布线和用于芯片与模块连接的C4焊料碰撞的存在，使得传统的前端技术几乎不可能进行复杂的编辑。不幸的是，在最新的设计中，隐藏电路元件的存在使背面编辑公式变得非常复杂。深沟电容器作为分布式电路元件在逻辑设计中的引入，对现有的后置FIB芯片编辑方法产生了深远的影响。在许多情况下，广域预备沟槽向下延伸到电路的底部，不可能不损坏穿透与有源晶体管相邻的硅的结构多达10微米。决定是否删除这些设备或尝试围绕它们工作需要对电路性能的影响进行分析，并评估可用于执行编辑的工作空间(蚀刻各向异性的控制，纵横比问题等)。IBM正在开发一套新的程序，用于在包含这些埋藏结构的电路上执行FIB后台编辑。

本文的重点是红外(IR)热成像能力的III-V组件的热测量应用和失效分析(FA)。第一部分讨论了InGaAs/AlGaAs PHEMT结构的热成像，并将红外热测量与众所周知的拉曼和SThM技术进行了比较。第二部分讨论了对III-V级mmic中最流行的金属-绝缘体-金属电容器类型的红外热像仪进行热点检测的挑战性FA。它显示了红外热成像如何容易地定位SiN中非常小的针孔，而液晶和OBIRCH技术不能很好地适应。

一些过程异常很难用传统的FA技术检测到。扫描电容显微镜(SCM)已被证明是一种可靠和通用的工具，本工作中提出的案例分析说明了它的重要作用。本文研究了一种3D-PICS电容器作为心脏检测链带通滤波器的元件。由于该器件的电气和物理二极管电流特征不满足目标需求，因此进行了完整的故障分析流程，包括OBIRCH和扫描电容显微镜表征。单片机积累的测量允许根据晶圆片中心到边缘的电性能变化提取和验证趋势。结果，确定了二极管反向电流水平的根本原因，并可以在过程中引入纠正措施，以满足应用要求。

氧化物-氮化氧化物(ONO)是现代DRAM结构中深沟(DT)电容器的关键层之一。本文重点介绍了一种ONO检测方法，该方法使用硅湿蚀刻来提高ONO泄漏点。首先，在泄漏的ONO附近钻一个孔，用聚焦离子束(FIB)对其进行定位。然后，用蚀刻液从开口中除去硅。当DT的聚体通过ONO的薄弱点蚀刻时，泄漏部位会增强。随着硅湿法蚀刻的增强，X-S FIB检测容易观察到ONO泄漏点。真正的ONO泄漏点是查找根本原因和改进工艺的有用信息。

在一定条件下，高速差分对信号内的串联电容器被发现对个人计算机(PC)内部的主板功能有负面影响。在一个案例研究中指出，在这种类型的应用中，有三种情况会影响电容器:电容器老化、直流偏置电压和低温。这些条件导致电容减少，然后禁用PC内部的网络连接。结论是，战略性地选择电容器类型可以缓解这些条件。电容器的类型主要取决于介质材料。

本文介绍了BaTiO3多层陶瓷电容器失效机理的研究结果。针对μA范围内泄漏电流较低的电容器，提出了一种独特的截面交替发射显微镜分析技术。利用热成像显微镜、光子发射显微镜、扫描电镜、STEM/EDS和TEM电子衍射图对这些低泄漏故障进行了表征。在BaTiO3晶界的介电层以及某些晶粒内部检测到高浓度杂质的证据。破坏部位的TEM衍射成像显示出BaTiO3晶体结构基质内明显不同的衍射模式。证据表明晶界杂质的结合和杂质引起的BaTiO3晶体变化是破坏机制。

本文提出了一种用机械抛光法代替聚焦离子束铣削法在任意深度检测深沟槽(DT)平面轮廓的新方法。样品在一个小的斜角上抛光，然后在扫描电子显微镜(SEM)中检查。这种方法为DT轮廓的检查创造了一个大的区域。在工艺评价和失效分析中提供结果准确、快速。由于不需要FIB，它也很简单且成本有效。

聚/金属堆叠电容器在电容器存取和缺陷定位方面面临挑战。对于缺陷定位，使用液晶或热定位(也称为OBIRCH/TIVA)和无源电压对比(PVC)。PVC被发现在发现不良堆叠电容器和堆栈内的不良电容器方面是有效的。本文重点介绍了三层多晶硅/金属堆叠电容器的简单工艺步骤。它讨论了堆叠电容器的FA，提供了有关故障隔离和电容器访问的信息。介绍了一种判别因垂直短路而失效的缺陷电容器的实例。堆栈内电容器之间的内部探测允许区分电容器泄漏和电容器-电容器短路。对于电容泄漏，可以通过平行研磨去除上电容板来识别缺陷。对于电容器-电容器短，如果没有看到视觉缺陷，可以使用Pt化学腐蚀进行PVC检测。

利用透射电子显微镜(TEM)和电子能量损失光谱仪(EELS)研究了电子束和离子束对深沟电容器DRAM[1]中晶体管与位线无边界接触处样品制备的影响。当采用正常的样品制备程序时，在打开和未打开的CB触点处，使用横断面TEM (XTEM)分析观察到Si衬底中的异常区域。透射电子显微镜中的CBED(会聚束电子衍射)证实了该区域为非晶硅结构。EELS谱显示，TEM样品在该非晶区域的相对厚度(t/λ)与单晶Si衬底相似。实验结果表明，该区域是由离子束扫描或聚焦离子束(FIB)系统中制备样品所需的离子束铂金属沉积引起的辐射损伤的结果。这种辐射损伤不是由在线晶圆加工引起的。然而，未打开触点的辐射损伤区域比打开触点的辐射损伤区域小。辐射损伤区的大小随离子束照射时间的增加而增大。使用电子束扫描和电子束铂金属沉积可以防止这种辐射损伤的发生。

先进的射频IC集成了许多元件以及CMOS电路。其中一个组件是金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。测试电容器使用加速电压和温度条件来评估长期可靠性。本文描述了一种评估在可靠性测试中失效的MIM电容器的方法。红外微热成像技术被开发用于检测光学检查或标准发射显微镜不可见的区域的泄漏位置。这些区域被去处理以关联红外发射和物理缺陷位置。该信息用于了解故障并提高可靠性。

使用背面光电发射显微镜[1-2]分析了亚微米CMOS工艺制造的通信产品的主要良率损失:锁相环(PLL)的功能失效。PLL块被五层金属层覆盖，其中三层是大块金属。根据在锁相环块内的电容器结构上检测到的背面光电发射以及在多晶硅和栅极氧化物或物理预处理后电容器的发射点上观察到的破裂，证明是由于电容器栅极氧化物击穿造成的故障。这被认为是由于高密度等离子体(HDP) CVD氧化物沉积过程中等离子体诱导损伤引起的，因为只有来自一个HDP-CVD沉积设备的批次具有非常高的锁相环功能故障百分比。随后的机器通用性检查确实发现该设备的层间介电厚度不均匀，这表明在层间介电膜沉积过程中发生了不均匀的等离子体强度。在该系统中发现了一个磨损的气体淋浴喷头，进一步证实了这一点。异常高密度的等离子体产生了额外的充电，并由于天线效应导致锁相环聚电容栅极氧化物击穿。更换气体花洒后，故障消失，产量恢复正常。通过这种低良率分析，我们证明了背面光电发射显微镜在晶圆厂良率提高方面的有效应用。

内存技术的持续扩展，在其他方面，推动了垂直整合的增加。存储单元的存储电容可以形成在硅中的深沟槽，以允许具有最小占用空间的高电容。本文综述了专门用于垂直介质的制备技术，例如深沟槽存储电容器和用于该电容器的垂直接入晶体管。制备方法采用机械抛光，聚焦离子束铣削和化学蚀刻，以允许在sem和tem中进行一些最好的检查。

在多层陶瓷电容器(MLCC)中偶尔观察到的一种失效模式是由于电容器在温度和电应力下老化而导致绝缘电阻退化。在光学显微镜或扫描电镜下，MLCC中的介电介质具有非均匀的外观。这使得很难确定可以解释失败的根本原因或可以用于设计批次验收检验标准的特征。传统的环氧树脂支架的横截面使得样品不适合在高真空设备中进行检查，如场发射扫描电子显微镜或俄歇电子能谱(AES)，因为环氧树脂会排出气体并严重污染高真空系统。为了应对这些挑战，开发了一种用于样品制备和检测的新型两步灌封技术。这项技术使我们能够结合热检查(红外显微镜)进行电监测横截面。一旦确定了短路位置，样品很容易从环氧树脂支架上取下，允许在场发射SEM中检查短路的实际位置(避免样品充电的必要条件)。通过精确地识别缺陷位置，然后可以使用电子能谱和材料识别技术来确定缺陷的化学性质[1,2,3]。

本文介绍了钽电容器失效原因的研究过程。电容在反极化温度/湿度测试中失效。失效电容器的漏电流较大。外视及x线检查未见异常现象。经横切面和扫描电镜检查，发现银的迁移是导致失效的根本原因。

聚焦离子束(FIB)技术不断得到改进，以满足器件尺寸缩小和新技术的要求。我们开发了一种同时铣削和沉积FIB技术，为半导体中的小埋藏目标提供电接触。将该方法应用于深亚微米技术中直接连接DRAM单电池的深沟(DT)电容。通过仔细调整沉积参数(扫描区域<(0.3µm)2、束流<20pa)，我们能够影响孔的直径，深度和Pt填充特性，以满足成功DT连接的非常有限的要求(孔直径<200nm (DT电平)。在连接埋板(n波段)、p阱、字线、位线和DT后，对DRAM单个单元进行电气测量。探针垫是用离子束辅助沉积的铂，在高度绝缘的SiOx上，用双束FIB电子束辅助沉积。研究了有源存储单元的读写条件。 The presented method increases the capabilities to localize and characterize trench related failure mechanisms.

提出了一种新的方法来揭示整个三维(3D)深沟槽(DT)电容器的检测，特别是NO电容器的介电体、角部的ASG残留、形貌等，用于工艺评估和失效分析。它提供了传统的横截面抛光，自上而下抛光或FIB铣削方法的替代方案。DRAM芯片从芯片背面磨碎并打磨到一定程度。然后应用蚀刻溶液来增强DTs的外观。可以在扫描电子显微镜(SEM)中检查3D DTs。整个DT或特定DT也可以在透射电子显微镜(TEM)中进行详细的研究。该技术的创新之处在于可以在扫描电镜中进行快速的三维观察，并且在透射电镜中进行整个DT检查时具有更大的灵活性，这是以前没有的。