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.

перейти к началу страницы