LSIの内部を見る-FIB装置による断面の走査イオン顕微鏡写真

いささか古い表現になるが、LSI(大規模集積回路)は鉄に代わる産業の米と言われて、現代文明社会に無くてはならないものとなっている。しかし一般的には我々の目に触れることも少なく、ましてその内部を見ることは、専門的に製造に携わっている極く少数の人達に限られている。

ここに示した写真1(13000倍、写真倍率1.8)は、FIB(Focused Ion Beam)装置により、ゲートアレイのアルミ配線部の結晶粒の配向性を調べたもので、写真2(10000倍、写真倍率0.7)中の白線内の約10μm2、深さ5μm2の穴明け加工をスパッタエッチングにより行い、傾斜させて矢印の断面を観察したものである。アルミ配線の様子、第1層アルミ配線、第2層アルミ配線中の結晶配向性の違いを反映したイオンチャンネリングコントラスト(入射イオンの流れの相違による像の明暗)が明確に認められている。

FIB装置はサブミクロンオーダー(0.1μm以下)に絞られた集束イオンビームで試料表面をスパッタエッチング加工し、任意の箇所の断面の作成が可能である。また表面から放出される二次電子像を検出してディスプレーにSIM(Scanning Ion Microscope)像として結像させる。これらの機能を用いて、デバイスの不良箇所の観察等を容易に行うことが出来る。

LSI はますます微細化、高集積化されており、これに伴いその内部も薄膜化し、複雑な構造になってきている。このため、従来以上に種々の問題が発生することが予想され、LSI内部の超ミクロ観察の要求、重要性は今後さらに高まってゆくものと考えられる。

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JFEテクノリサーチ株式会社 営業本部