测量学和缺陷检查.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 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 品质检验qualitymeasurement 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 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 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 contact anglemeter 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 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 10 100nm 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 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 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 2 s 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 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 458nmArgonIon 633nHe Ne 780nmDiodeLaser 905nmDiodeLaser SpacialFilter BeamCombiner PolarizationModulator VideoMicroscope AutoFocusDetector EllipsometerArray