計(jì)算機(jī)掃描層析技術(shù)可以提供傳統(tǒng)成像技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的二維切面或三維立體表現(xiàn)圖，且避免了影響重疊、混淆真實(shí)缺陷的現(xiàn)象，可以更準(zhǔn)確地辨識(shí)物體內(nèi)部的缺陷位置。

讓我們來看一個(gè)奔騰4處理器的失效案例。

圖3展示的是一幅二維透射成像圖。硅焊片表面有九層銅金屬化層。這張圖片是在相稱模式下拍攝得到的畫面（X射線能量8keV）。為了增加X射線的透射率，硅焊片的厚度由背面減薄至70微米左右。我們發(fā)現(xiàn)在該模式下，各層的圖像相互堆疊，很難辨別清楚不同層之間銅線的分布。

圖3 二維投影圖像。硅的厚度為70微米，在其上面分布著九層相互垂直的銅金屬化層。

但是，通過層析技術(shù)我們可以獲得三維圖像，這樣各層之間的結(jié)構(gòu)就會(huì)分立開來，我們能夠清楚地判斷每一層上銅線的情況。本案例中，我們可以拍攝到140度范圍內(nèi)的三維透射圖像（受樣品架旋轉(zhuǎn)角度的限制），如圖4所示。

圖4 硅襯底芯片的三維圖像

進(jìn)一步通過計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理和合成，我們可以將圖4的三維圖像中的每一層都剝離開來，得到每一層上的銅線分布情況，即二維切面圖，如圖5所示。這是真正意義上的層析手法。

圖5 由上至下分別表示九個(gè)銅金屬化層。明線表示銅線，暗點(diǎn)表示硅或空洞。第七張圖中可觀察到銅線中夾雜著100nm左右的空洞。該處X射線成像的分辨率達(dá)到50nm，清晰地展現(xiàn)了缺陷位置。

在失效分析過程中，故障隔離和失效定位可以通過多種手段實(shí)現(xiàn)，如電子探針、I/V曲線量測(cè)儀、顯微紅外熱成像分析、液晶熱點(diǎn)檢測(cè)、光發(fā)射顯微分析、磁電流映射、激光掃描、電子束等。定位完成后，使用掃描電子顯微鏡（SEM）或透射電子顯微鏡（TEM）進(jìn)一步分析失效區(qū)域，這一步驟需要和拋光打磨或聚焦離子束（FIB）切割配合使用，如此一來，難免對(duì)樣品造成物理破壞，甚至可能造成失效區(qū)的消失，或偽失效區(qū)的產(chǎn)生。

基于納米層析技術(shù)的X射線透射檢測(cè)能夠很好地解決物理破壞的問題。

因?yàn)槔肵射線透射技術(shù)無(wú)需剝層就能直接觀察到失效區(qū)域的形貌，是一種可靠的無(wú)損檢測(cè)方法。在圖6和圖7所示的案例中，分析人員通過層析掃描定位出因?yàn)殡娺w移測(cè)試而消失的空洞所在的金屬化層。

圖6 二維X射線成像圖。該區(qū)域中有可能出現(xiàn)消失的空洞或者其他缺陷。

圖7 層析掃描圖。清晰定位出消失的空洞所在的金屬化層。