あなたの『見たい!』にお応えしますWe will respond to your "needs to examine!"

半導体・電子デバイスのどこで故障したのか、製品がどんな工程でつくられたか、分子構造・結晶構造など、さまざまなあなたの『見たい!』にお応えします。

どこで故障したか見たい!

半導体デバイスやFPDの故障解析は、故障発生状況の把握、外観観察および電気特性取得の後、故障メカニズムの推定を行います。次に故障箇所特定を行い、表面または断面からの観察や分析を行うことで、故障メカニズム解明の一助とすることができます。

磁場顕微鏡による電流経路の可視化

磁場顕微鏡は、試料を破壊せずに試料内部の電流から生じる外部磁場分布を測定し、数学的な処理を施して電流経路を可視化します。

磁場顕微鏡による電流経路の可視化

IR-OBIRCHによるリーク箇所の特定

IR-OBIRCHはレーザを2次元走査し、照射箇所の電流変動を可視化することで、故障箇所を特定します。

IR-OBIRCH像
IR-OBIRCH像
光学顕微鏡像
光学顕微鏡像
断面SEM像
断面SEM像

IR-OBIRCHで故障箇所を特定した箇所を光学顕微鏡で観察すると異常が確認できます。その異常箇所の断面観察を行った結果、ESD試験で、ゲート酸化膜が破壊し、ゲート-ソース間がショートしていることが分かりました。

ポイント 厚い基板などは磁場顕微鏡を、チップはIR-OBIRCHやPEMを用いることで、どこで故障したかを見ることができます。

どんな構造なのか見たい!

半導体デバイスを解析するうえで、その製品がどのような素材を用いて、どのような工程で作られたのかを知ることは非常に重要です。

LEDの断面構造解析

断面加工後にSEM観察やEDS分析を行うことにより、蛍光体の元素やLEDチップ電極部の層構造を調査することができます。

LEDの断面構造解析
蛍光体・電極部のEDSマッピング

TEMによるナノレベルの構造解析

TEMによるナノレベルの構造解析
ポイント SEMやTEMを用いることで、ミリからナノレベルの形状・元素などの構造を見ることができます。さらに3次元アトムプローブを用いれば、原子レベルで構造を見ることができます。

分子構造が見たい!

ガスクラスターイオンビームを用いたTOF-SIMSによる深さ方向分析を行うことで、有機多層膜を構成する分子の質量数や構造を明確に分析できます。ガスクラスターイオンビームを用いたTOF-SIMSによる深さ方向分析を行うことで、有機多層膜を構成する分子の質量数や構造を明確に分析できます。

有機ELの深さ方向分析

有機ELディスプレイのデバイス特性を評価するうえで、有機層に使用される有機物の組成や層構造を把握することが重要です。GCIB(ガスクラスターイオンビーム)を用いたTOF-SIMSによる深さ方向分析を行うことで、有機ELディスプレイの層構造を明確にできます。

深さ方向プロファイル
各層の3次元イメージ
各層の3次元イメージ
3次元イメージの重ね書き 推定層構造図

ITO : Indium Tin Oxide (透明導電膜)

TOF-SIMS分析結果のまとめ
ポイント TOF-SIMS分析により、4層の有機層とアノードのプロファイル
および、分子構造を見ることができます。

応力分布が見たい!

電子デバイスの製造プロセスで形成されるパターンや、表層膜とSiの物性値の差により発生した応力の集中は、電気特性の劣化や膜剥がれを引き起こす原因となります。ラマン散乱分光では、μmオーダの空間分解能で応力分布を調査することができます。

ラマン散乱分光とは?

物質に単色光を照射し、出てきたラマン散乱光は分子振動の情報を含んでいるため、分子構造だけではなく、ピーク位置のシフト量から結晶格子のひずみ(応力)に関する情報が得られます。

ラマン散乱分光イメージ

ラマン散乱分光による応力解析

ラマン散乱分光による応力解析
ポイント ラマン散乱分光により、圧縮応力の分布を見ることができます。結晶欠陥箇所には約100MPaの圧縮応力が掛かっています。

結晶構造が見たい!

電子デバイスは、さまざまな特性から選択した異種材料が一体化して形成されており、異種材料間の接合技術が重要な鍵を握ります。EBSDで結晶粒ごとの結晶方位やグレインサイズを測定することにより、熱や応力による組織の変化やひずみなどを観察し、応力を評価することができます。

EBSDとは?

70度に傾けた試料に電子ビームを当てると、入射した電子ビームが試料内部で散乱します。散乱した電子は個々の結晶で回折し、この回折による電子線後方散乱回折パターン(EBSD Pattern)から結晶方位を解析します。

EBSDとは?
EBSD Pattern
EBSD Pattern
逆極点図方位マップ(ND)
逆極点図方位マップ
(ND)

EBSDイメージ動画
※クリックすると動画がご覧いただけます(MP4形式ファイル:2.6MB)

ワイヤボンディングのEBSD測定

イヤボンディングのEBSD測定

ボンディングツールで押された箇所の下にある配線に応力が掛かり、ひずんでいることが分かります。

ポイント EBSD測定により、結晶構造や応力の分布を見ることができます。

結合状態が見たい!

剥がれが発生した異常部において、どのような元素が存在し、どのような結合状態なのか?
これらについて、X線光電子分光(XPS)で評価が可能です。

XPS分析

XPS分析
ポイント XPS分析により、異常部の元素および、結合状態を見ることができます。

構造を3次元で見たい!

FIB加工とSEM観察、EDS分析を連続して行い、取得した像をソフトウェアで再構築することで複合材料の情報を3次元的に得ることができ、欠陥や空孔を正確に把握できます。
また、加工・観察・分析は同一の真空チャンバー内で行うので、大気のダメージを受けません。

有機ELディスプレイの3次元構造解析

有機積層膜から基板配線部までをピックアップし、3次元データを構築しました。

有機ELディスプレイの3次元構造解析

任意の断面形状や積層膜の元素情報を得ることができます。
また、目的物の形状を360°あらゆる方向から観察できます。

積層膜の3次元観察像

積層膜の3次元観察像
※クリックすると動画がご覧いただけます(MP4形式ファイル:2.4MB)

ポイント FIB加工とSEM観察、EDS分析を連続して行うことで、積層膜や配線の構造を3次元で見ることができます。

原子レベルの元素分布が見たい!

3次元アトムプローブ(3DAP)は、微小領域において原子レベルの空間分解能と高い検出感度を有することから、金属結晶粒界における微量元素分布や半導体なとの薄膜積層膜の界面評価に適した分析手法です。

3次元アトムプローブとは?

先端径100nm程度の針状試料に数kV程度の正電圧をかけると、試料表面の中性原子が正イオン化し、電界蒸発します。電界蒸発したイオンを二次元検出器により原子配列を特定し、さらに飛行時間からイオン種を同定します。検出した個々のイオンを順番に並べ替えることで、3次元の原子分布を得ることができます。

3次元アトムプローブの原理図

3DAP原理イメージ動画
※クリックすると動画がご覧いただけます(MP4形式ファイル:0.8MB)

LEDデバイスの微細構造評価

LEDデバイスの発光中心である多重量子井戸(MQW)について、形状をTEM、元素分布を3DAPで観察しました。MQWは、Inをドープした層から構成され、そのドープ濃度を定量的に評価することが可能です。

LEDデバイスの微細構造評価
ポイント 3次元アトムプローブで観察することにより、 原子レベルの元素分布を見ることができます。

関連情報

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[ 更新日:2022/03/30 ]

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