Новости науки 27.04.02. Лазерная сквид-микроскопия
Высокотехнологичная промышленность нуждается в высокочувствительных
неразрушающих методах контроля качества продукции. В настоящее время появился новый метод,
позволяющий тестировать микросхемы и иные полупроводниковые устройства, - лазерная сквид-
микроскопия. Не так уж и давно мы писали о
магнитной микроскопии на основе сверхвысокочувствительных магнитометров - сквидов
(сверхпроводящих квантовых интерферометров), но жизнь не стоит на месте. Техника неразрушающего
контроля дефектов в кремниевых подложках и интегральных схемах с помощью сквидов сделала шаг
вперед - на смену сквид-микроскопии пришла лазерная сквид-микроскопия, позволившая значительно
расширить площадь сканирования и чувствительность метода, а также использовать его на
производственной линейке в процессе изготовления микросхем. Основная идея метода - обнаружение
слабых магнитных полей, генерируемых фототоком, индуцированным лазерным лучом: образец
сканируется лазерным лучом, наведенный фототок генерирует магнитное поле, которое регистрируется
сквидом. Главным преимуществом нового метода является возможность контролировать микросхемы
без подключения к ним питания, что являлось общим недостатком всех предыдущих методов.
Рис.1. Схематическое изображение устройства.
Одними из первых лазерный сквид-микроскоп создали специалисты японской фирмы NEC. Принцип
работы системы "лазер-сквид" показан на рисунке. Изготовленный из высокотемпературного
сверхпроводника (что не требует использования дорогостоящего жидкого гелия в качестве хладоагента)
сквид постоянного тока помещается с одной стороны от исследуемого объекта (на расстоянии вплоть до
100 мкм), с другой стороны объект подсвечивается лазером. Существует два механизма наведения тока
лазерным лучом - OBIC (Optical Beam Induced Current) эффект и эффект Зеебека; в изготовленном
специалистами фирмы NEC лазерном сквид-микроскопе происходила регистрация токов, возникающих
благодаря OBIC эффекту. Переходные токи быстро затухают и сквид на постоянном токе "не успевает"
их обнаружить (время отклика такого сквида порядка 1 мкс). Однако сквид обнаруживает постоянно
текущие токи в замкнутых цепях и, таким образом, удается обнаружить короткие замыкания в схемах.
Также удается обнаружить области с большим сопротивлением, связанные с дефектными p-n
переходами. Кристалл со сквидом (охлаждаемым до 77 К), держатель образца и объектная линза
помещаются в магнитно-экранированный объем, где и происходит сканирование образца. С помощью
специального приспособления образцы можно устанавливать и заменять без нарушения вакуума.
Используя систему "лазер-сквид", сотрудники японской фирмы NEC получили изображение p-n перехода
с пространственным разрешением 1.3 мкм, что в 40 раз лучше, чем при использовании обычной сквид-
микроскопии.
|