超小型回路は180nmの技術に従って作られています。 高密度のデジタルロジックと典型的な1.8V電源、および最大200Vの動作電圧を持つアナログコンポーネントを1つのチップに配置できる特別な機能を備えています。 また、最高150〜170℃の動作温度と合わせて、この技術は産業用および自動車用電子機器で非常に人気があります。
まず、各技術レベルで停止と完全な写真撮影を行いながら、結晶のレイヤーごとのエッチングを実行しました。 6番目の金属のレベルはMET6です（写真の一部の要素は隠されています）。
5番目の金属レベルMET5：
5番目と4番目の金属VIA4間のジャンパーのレベル：
まあなど、合計で約5 GBの写真がありました。
残念ながら、非常に正確なレイヤーごとのエッチングでさえ、結晶構造のさまざまな破壊を引き起こします。 そして、これが生産の技術的融合であるか、準備の結果であると判断することは非常に困難です。 通常、基準は再現性であり、複数のサンプルで効果が類似している場合、これらは技術的な問題であり、効果が各テストサンプルで一意である場合、これは準備の結果です。 たとえば、栄養リングの領域に欠陥が見つかりました。 6番目の金属のレベルでは、それらは見えませんが、5番目の金属から始まって現れ始めました：
5番目と4番目の金属の間のジャンパーのレベルで、それらはさらに顕著になりました。
3番目の金属のレベルでは、すでにはっきりと見えています。
しかし、欠陥は各サンプルに固有のものであり、これまでのところ、エッチングプロセスの問題に関連しています。
ポリシリコンと最初の金属の間のジャンパーで、欠落したビアまたは不完全に形成されたビアが検出されましたが、残念ながら光学顕微鏡の解像度はすでに限界にあり、ダークスポットとして表示されます。
これらの大きな相関関係を持つ欠陥は、いくつかのサンプルで繰り返されました。
チップには、主にデジタルコアとメモリブロックの領域に、このような「フライアウト」ビアが多数ありました。 次の図では、赤い点でマークされており、赤い長方形はエッチング中に損傷した領域を示しています。
前述のように、光学顕微鏡検査では状態を視覚的に評価することはできません。電子顕微鏡を使用する必要がありました。電子顕微鏡がある場所では、FIB（Focused Ions Beam）設置から遠くありません。 FIBでは、方向性イオンビームでナノメートルの精度で結晶要素を切断できます。逆も同様です。たとえば、隣接する導体を接続するために、新しい層を適用することができます。
「飛び出し」VIAの強度が最大の領域でクリスタルカットを実行しました。
そして、彼らは問題を見つけたようです。実際、スライス上に対応するVIAはありませんでした（この技術プロセスでは、CONTと指定されています）。 しかし、サーキットの技術者とトポロジー学者は、私たちが正しい場所にいるという疑念を表明しました。 そのため、技術者の発言は、少なくとも何かがあるはずであり、きれいな絶縁体があったという事実に要約されました。 そして、トポロジー学者は、スライスはトポロジーに非常に似ていますが、それとは異なることを指摘しました。 特に、トポロジ図では、遷移VIA1とCONTは同軸ではありませんが、カット上では厳密に上下に配置されており、これは技術の普及によるものではありません。
より詳細な分析では、この領域は実際には同じ領域にありますが、約2μmのオフセットがあり、このセクションに完全に適しており、実際に最初の金属とポリシリコンの間にこの遷移がないことがわかりました。 間違った方向に進んだだけです。
2回目のカットで、必要な領域に到達することができ、移行ウィンドウに関する苦情はもうありませんでした。
ご覧のとおり、スライスの写真全体がトポロジーを完全に繰り返しており、異なるレイヤー間のVIAの間隔が空いています。 すべてのビアは完全に形成されています。 そして、結晶の動作不能の理由は見つかりませんでした。
電子顕微鏡を通してポリシリコンのレベル（POLYで示される）を見ると、深い誘電体（DTIの図で示されている）を使用したPチャネルとNチャネルトランジスタの分離の分野では、ポリシリコンがある程度厚くなっていることがわかりました。
わかりやすくするために、トポロジ図が写真に適用されます。 しかし同時に、さまざまなポリシリコンタイヤの間に隙間やショートはありません。 しかし、いずれにせよ、私たちはポリシリコンで何が起こっているのかを見ることにしました。
しかし、まず、ポリシリコン（POLY）とは何か、なぜ必要なのかを理解しましょう。 ポリシリコン化合物は、最も低い結晶レベルの微量資源です。 結晶の主な化合物は、上層の金属を介して供給されます。 ただし、1つのバルブの隣接するトランジスタは、ポリシリコンを使用して接続できます。 ポリシリコンが導電性になるためにドープされます（フッ素、ホウ素、またはヒ素の不純物を追加することにより）、時にはすべてのポリシリコンが結晶にドープされ、時にはドープされません。 ポリシリコンがドープされていない場合、その導電性は、その上にケイ化物の層を適用することで達成されます（これは、すでに金属とシリコンの化合物です）。 。
これを行うために、別のカットを作成し、深い誘電体と浅い誘電体上のポリシリコンの構造を確認できるようにしました。
すでにこの写真では、DTIの右側にあるポリシリコンの上に、シリサイドの白い「キャップ」が見え、DTIのすぐ上のポリシリコンの上には見えないことがわかります。
ズームイン：
ズームイン：
そして今、個々に、DTIの右側のポリシリコンとシリサイド：
シリサイドのないDTI上のポリシリコン：
これで問題が見つかりました。少なくとも結晶破壊モデルに収まります。 ポリシリコン上にシリサイドがないため、隣接するトランジスタ間の結合の抵抗が数百オームまたはメガオームにまで増加すると、非常にゆっくりと予測不可能な動作が始まります。 そして、問題は見つかりましたが、この問題の解決策を見つける必要があります。 これを行うために、DTI上のポリシリコン幅が180 nmを超える回路の別の部分を分析しました（許容される最小値で、問題が見つかったため）。 そのような領域が見つかりました;この場所のポリシリコン幅は500 nmです。 また、ポリシリコンへのCONTジャンパーがDTIの上にある場合の動作を同時に決定します。
FIBを切断するとき、2つの垂直スライスが特別に準備され、DTI上のポリシリコン上のシリサイドの状態を完全に把握できました。
写真は、CONTが問題なくPOLYに接続されていることを示しています。 ポリシリコン上に完全にシリサイドが形成されました。 FIB Line 1の水平カットでは、FIB Line2の垂直カットとは対照的に、縦方向の深さ（顕微鏡の電子流束）が〜250 nmであり、反射が弱いため、シリサイドは白になりませんでした。彼は白くなった。 しかし、水平カットでは、シリサイドの層がまだはっきりと見えます。 結晶開発者として、幅が180 nmの場合、DTI上のポリシリコン上にシリサイドが形成されない理由を判断することを約束しません。 水晶メーカーも同様の結論に達しており、問題の解決策として、DTIの幅が1ミクロン未満のポリシリコン導体を禁止しています。