1、半導體製造技術 第 7 章 量測與缺陷,DE LIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,http:/www.dlit.edu.tw 2005 DLIT, All rights reserved,授課老師：王宣勝,課程大綱,解釋為何要量測IC，並討論相關的儀器設備、良率與資料收集。 說明晶圓製作時的12項品質量測，並指出相關之製造步驟。 敘述品質量測之測量技術與儀器。 列出7種適合於IC之分析儀器。,IC 量測,量測設備 良率 資料管理,未圖案化表面檢查系統,(Photo courtesy of KLA-Tencor Corporation),照片 7.1,監控晶片 vs. 圖案化
2、晶片,圖案化晶片,監控晶片,圖 7.1,量測工具的分類,表 7.1,製造區域中晶片製造的品質檢驗,表 7.2,擴散區製程包括：氧化、沈積、擴散、回火、合金。,薄膜厚度,電阻率與片電阻 四點探針 片電阻(不透明材質) 范德波 輪廓圖 橢圓偏光儀(透明薄膜) 反射光譜儀 X射線薄膜厚度 光聲技術,正方形薄膜,圖 7.2,l,t,w,橫截面 面積 = 寬度(w) 長度(l),四點探針,圖 7.3,范德波片電阻率,圖 7.4,片電阻輪廓圖,圖 7.5,橢圓偏光儀的基本原理,圖 7.6,雷射,過濾器,極化, 波板,所量測的薄膜,分析儀,檢測器,q,薄膜層的光反射,圖 7.7,空氣,氧化層,矽,XRF的薄
3、膜厚度量測,全反射式X射線螢光法,X射線螢光法,檢測器,檢測器,X射線螢光,X射線螢光,散射的X射線,散射的X射線,X射線入射,X射線入射,圖 7.8,光聲薄膜厚度量測,Redrawn from Solid State Technology, (June 1997), p. 86.,圖 7.9,晶片的詳細應力圖,圖 7.10,折射圖,圖 7.11,pn接面,圖 7.12,量測摻質濃度的熱波系統,圖 7.13,散布電阻探針 (SRP),圖 7.14,Rsp,Rsp,表面缺陷,未圖案化表面之缺陷 光學顯微鏡 光學系統 光散射缺陷偵測 每片晶圓通過製程之微粒數 圖案化表面缺陷 圖案化晶圓之光散射,暗
4、場及亮場偵測,圖 7.15,晶片檢驗系統,(Photo courtesy of Inspex),照片 7.2,光學系統圖解,相位和強度檢測,資料產生、處理、顯示且與工廠管理軟體經由網路連結,圖 7.16,檢測器,針孔,晶片沿著Z軸上下移動,雷射,針孔,光束分離,聚焦中心,共焦顯微鏡的原理,圖 7.17,利用光散射偵測微粒,入射光,光束掃瞄,光檢測器,微粒,晶圓移動方向,散射光束,反射光,檢測散射光,圖 7.18,微粒分布圖,圖 7.19,其他量測設備,臨界尺寸(CD) 掃描式電子顯微鏡(SEM) CD SEM 階梯覆蓋 重疊對準 電容電壓測試 接觸角度,CD-SEM的簡略概要圖,圖 7.20,
5、臨界尺寸掃描式電子顯微鏡,(Photo courtesy of KLA-Tencor),照片 7.3,階梯覆蓋,圖 7.21,表面輪廓,圖 7.22,重疊對準圖示,圖 7.23,閘極區之兩電容器的MOS模型,圖 7.24,C-V測試設定和略圖,圖 7.25,n型矽的電容vs.電壓,圖 7.26,電容,C-V測試裡的離子電荷收集,溫度大約為200 300,電源供應器,氧化物,圖 7.27,於C -V測試中，將帶正電的離子驅趕至氧化物矽之介面,n型矽的電壓改變,圖 7.28,電容,接觸角度,圖 7.29,分析儀器,二次離子質譜儀 (SIMS) 飛行式二次離子質譜儀 (TOF-SIMS) 原子力顯微
6、鏡 (AFM) Auger電子光譜儀 (AES) X射線電子光光譜儀 (XPS) 穿透式電子顯微鏡 (TEM) 能量與波長分散光譜儀 (EDX和WDX) 聚焦離子束 (FIB),分析儀器的相對重要性,圖 7.30,表面物質的離子束濺擊,圖 7.31,雙重電漿式之離子生產,圖 7.32,TOF-SIMS質譜儀規則,圖 7.33,原子力顯微鏡概要圖,圖 7.34,Auger電子光譜儀,以電子束射向待測樣本，樣本表面可激發且射出Auger電子 (Auger electron) 此項技術對樣本表面處非常敏感，量測深度約10到50。 不同元素所發射的Auger電子，其能量亦不相同。,XPS量測概要圖,圖 7.35,TEM概要圖,圖 7.36,半導體製程中的TEM應用實例,表 7.3,能量分散光譜儀,圖 7.37,聚焦離子束研磨,圖 7.38,
