聚焦離子束(Focused Ion beam,F(xiàn)IB)是一種利用電透鏡將離子束聚焦成非常小尺寸的顯微切割儀器。聚焦后作用于樣品表面。其主要的作用分為以下三種:
1、產(chǎn)生二次電子信號(hào)取得電子圖像,該項(xiàng)功能和SEM相似,且二者可搭配使用效果更好。
2、通過(guò)強(qiáng)電流離子束對(duì)表面原子進(jìn)行剝離,完成微納米級(jí)別的表面形貌加工工作,該項(xiàng)功能在形貌分析方面用的較多。
3、以物理濺射的方式搭配化學(xué)氣體的反應(yīng),有選擇性的剝離金屬,氧化硅層或者沉積金屬層。
聚焦離子束的系統(tǒng)是利用電透鏡將離子束聚焦成非常小尺寸的顯微切割儀器,目前商用系統(tǒng)的離子束為液相金屬離子源,金屬材質(zhì)為鎵,因?yàn)殒壴鼐哂械腿埸c(diǎn)、低蒸氣壓、及良好的抗氧化力;典型的離子束顯微鏡包括液相金屬離子源、電透鏡、掃描電極、二次粒子偵測(cè)器、5-6軸向移動(dòng)的試片基座、真空系統(tǒng)、抗振動(dòng)和磁場(chǎng)的裝置、電子控制面板、和計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備,外加電場(chǎng)于液相金屬離子源,可使液態(tài)鎵形成細(xì)小尖端,再加上負(fù)電場(chǎng) 牽引尖端的鎵,而導(dǎo)出鎵離子束,在一般工作電壓下,尖端電流密度約為1埃10-8 Amp/cm2,以電透鏡聚焦,經(jīng)過(guò)一連串變化孔徑可決定離子束的大小,再經(jīng)過(guò)二次聚焦至試片表面,利用物理碰撞來(lái)達(dá)到切割之目的。
掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)是一種介于透射電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種觀察手段。其利用聚焦的很窄的高能電子束來(lái)掃描樣品,通過(guò)光束與物質(zhì)間的相互作用,來(lái)激發(fā)各種物理信息,對(duì)這些信息收集、放大、再成像以達(dá)到對(duì)物質(zhì)微觀形貌表征的目的。新式的掃描電子顯微鏡的分辨率可以達(dá)到1nm;放大倍數(shù)可以達(dá)到30萬(wàn)倍及以上連續(xù)可調(diào);并且景深大,視野大,成像立體效果好。
WIP (Working In Progress)
WIP在制品管理,通常是指領(lǐng)出的原材料,在經(jīng)過(guò)部分制程之后,還沒(méi)有通過(guò)所有的制程,或者還沒(méi)有經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn),因而還沒(méi)有進(jìn)入到成品倉(cāng)庫(kù)的部分,無(wú)論這部分產(chǎn)品是否已經(jīng)生產(chǎn)完成,只要還沒(méi)有進(jìn)入到成品倉(cāng)庫(kù),就叫WIP,在MES中則體現(xiàn)為L(zhǎng)ot的制程。
擴(kuò)展電阻測(cè)試(SRP)技術(shù)
SRP(Spreading resistance profile)即擴(kuò)散電阻分布是一種以較高分辨率測(cè)試半導(dǎo)體材料擴(kuò)散電阻、電阻率、載流子濃度分布等電學(xué)參數(shù)的方法,屬于一種實(shí)驗(yàn)比較的方法,該方法的步驟是先測(cè)量一系列點(diǎn)接觸的擴(kuò)展電阻(Rs是導(dǎo)電金屬探針與硅片上一個(gè)參考點(diǎn)之間的電勢(shì)降與流過(guò)探針的電流之比),再用校準(zhǔn)曲線(xiàn)來(lái)確定被測(cè)樣品在探針接觸點(diǎn)附近的電阻率,進(jìn)而換算成系列測(cè)試點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的的載流子濃度。
SRP測(cè)試原理圖
為了提升空間分辨率,同時(shí)根據(jù)目標(biāo)測(cè)量深度不同,可以將樣品截面方向磨成一系列的角度,將硅片磨角后可以測(cè)量分辨深度方向5 nm以?xún)?nèi)電阻率的變化。擴(kuò)展電阻法能夠測(cè)試Si、InP、GaAs、SiC等外延、擴(kuò)散、注入工藝中載流子濃度空間分布情況,成為半導(dǎo)體材料制備及工藝生產(chǎn)中比較重要的測(cè)試手段之一。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:半導(dǎo)體制造中FIB、SEM關(guān)鍵技術(shù)原理
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