测量学和缺陷检查pppt课件.ppt

内容提要为何要量测IC,并讨论相关的仪器设备，量率与资料搜集。说明晶元制作时的十二项品质量测，并指出相关之制造步骤。叙述品质量测之量测技术与仪器。列出七种适合与IC之分析仪器。,1,IC量测的重要性于制造过程测量相关重要特性可确保标准之品质，因此IC量测具其重要性，特别是借空片（monitorwafer)可以了解制程参数。量测设备独立量测仪器stand-alonemeasurementtool整合量测仪器integratedmeasurement,良率Yield良率（%）=可正常工作之晶粒/制作之全部晶粒*100,监控晶片,图案化晶片,2,品质检验qualitymeasurement,3,薄膜厚度(Thickness)高良率制程以制造可靠度元件之首要条件即为品质良好之薄膜.薄膜品质量测还包括表面粗糙度、反射率、密度、针孔与孔洞缺少的量测。电阻率与片电阻(sheetresistance)量测导电性薄膜厚度最实用之方法即是量测片电阻。R=L/a（）=L/(wt)（）SheetResistance:Rs=/t(/square)薄膜应力(Stress)高度区域性之薄膜应力(filmstress)出现于晶圆表面之薄膜上，造成晶圆变形或是可靠度之问题。应力可借由测量晶圆半径曲率之改变而得。,十二项品质检验,4,折射率根据折射率之改变，可判断薄膜内之污染情况，另一方面不均匀之折射率将导致不正确的薄膜厚度测量。薄膜之折射率可经由干涉仪与椭圆偏光仪之量测而得。掺质浓度晶圆之掺质浓度约在1010atoms/cm2至1018atoms/cm2。四点探针法是最常用之同步测量技术，热波系统适于较小惨质剂量之测量。二次离子质谱仪（Second-ionmassspectrometry,SIMS)；电容-电压测试法。未图案化表面之缺陷（Unpatterneddefects)晶圆表面缺陷分析可分为两类：亮场与暗场光学侦测。图案化表面缺陷（Patterneddefects）一般使用光学显微镜侦测图案化表面之缺陷,主要利用光散射技术或数位对比技术。,5,临界尺寸(CriticalDimension,CD)闸极之宽度决定通道的长度。CD的变化量通常用来描述半导体之关键步骤的不稳定度。重叠对准（Overlayregistration)比对光阻上之特殊转移图案与晶圆上之蚀刻图案。阶梯覆盖(stepcoverage)具有尖针的高解析度、非破坏性之表面轮廓仪（surfaceprofiler)能够测量表面阶梯覆盖与其它特征。电容-电压测试（C-Vtest)MOS电晶体元件之可靠度直接受到闸极结构之氧化层控制，高品质的氧化层是获得高可靠度元件之基本条件之一。接触角度(contactanglemeter)主要测量晶圆表面液体之吸附与计算表面能量及吸附张力等。,6,二次离子质谱仪SIMSSecondary-ionmassspectrometry-破坏性，判断二次离子的种类和浓度飞行式二次离子质谱仪TOF-SIMS（TimeofFlight-SIMS)-适用于超薄材料原子力显微镜AFM(atomicforcemicroscopic)-平衡式探针扫描晶圆表面Auger电子光谱仪AES(Augerelectronspectroscopy)-根据Auger电子能量判断样本材料的特性X射线电子光光谱仪XPS（X-rayphotoelectronspectroscopy,XPS)-主要用于分析样本表面之化学形式穿透式电子显微镜TEM(transmissionelectronmicroscopy)-与SEM相似，可穿透非常薄的试片（10100nm）能量与波长分散光谱仪(EDX,WDX)-energy/wave-lengthdispersivespectrometer聚焦离子束FIB(focusionbeam)-横切面监测能力强,分析仪器,Thanks!,7,量测仪器：椭圆偏光仪，反射光谱仪，X射线薄膜厚度，光声技术,RudolphThicknessEQ,量测方法,反射光谱仪,8,四点探针法(Four-pointprobe)四点探针技术可避免接触电阻的影响。s=V/I*2s（s:探针之间距离）Rs=/t=4.53*V/I（当薄膜够大而探针间距够小）范德波技术（VanderPauwmethod)是四点探针的改良技术。,四点探针,轮廓图,RsEQ,量测方法,9,热波系统Thermal-wavesystem广泛用于侦测离子植入剂量之浓度。本技术主要用于离子植入过程，测量晶格损伤情况。两束镭射光束照射于晶圆表面同一位置，以测量反射率之改变。,扫描式电子显微镜(scanningelectronmicroscope,SEM)使用一高聚焦电子束扫射待测物之表面，反射回来的电子信号经由侦测其量测之，属于非接触式与非破坏式。,Thermal-waveEQ,量测方法,10,458nmArgonIon,633nHe-Ne,780nmDiodeLaser,905nmDiodeLaser,SpacialFilter/BeamCombiner,PolarizationModulator,VideoMicroscope,AutoFocusDetector,EllipsometerArrayDetector,Anal