1、內(nèi)容提要 為何要量測(cè)IC, 并討論相關(guān)的儀器設(shè)備，量率與資料搜集。 說(shuō)明晶元制作時(shí)的十二項(xiàng)品質(zhì)量測(cè)，并指出相關(guān)之制造步驟。 敘述品質(zhì)量測(cè)之量測(cè)技術(shù)與儀器。 列出七種適合與IC之分析儀器。,IC 量測(cè)的重要性 于制造過(guò)程測(cè)量相關(guān)重要特性可確保標(biāo)準(zhǔn)之品質(zhì)，因此IC量測(cè)具其重要性，特別是借空片（monitor wafer) 可以了解制程參數(shù)。 量測(cè)設(shè)備 獨(dú)立量測(cè)儀器stand-alone measurement tool 整合量測(cè)儀器integrated measurement,良率Yield 良率（%）=可正常工作之晶粒/制作之全部晶粒*100,監(jiān)控晶片,圖案化晶片,品質(zhì)檢驗(yàn)quality mea

2、surement,薄膜厚度 (Thickness) 高良率制程以制造可靠度元件之首要條件即為品質(zhì)良好之薄膜.薄膜品質(zhì)量測(cè)還包括表面粗糙度、反射率、密度、針孔與孔洞缺少的量測(cè)。 電阻率與片電阻(sheet resistance) 量測(cè)導(dǎo)電性薄膜厚度最實(shí)用之方法即是量測(cè)片電阻。 R=L/a （）= L/(wt) （） Sheet Resistance: Rs= /t (/square) 薄膜應(yīng)力(Stress) 高度區(qū)域性之薄膜應(yīng)力(film stress)出現(xiàn)于晶圓表面之薄膜上，造成晶圓變形或是可靠度之問(wèn)題。應(yīng)力可借由測(cè)量晶圓半徑曲率之改變而得。,十二項(xiàng)品質(zhì)檢驗(yàn),折射率 根據(jù)折射率之改變，可判斷

3、薄膜內(nèi)之污染情況，另一方面不均勻之折射率將導(dǎo)致不正確的薄膜厚度測(cè)量。 薄膜之折射率可經(jīng)由干涉儀與橢圓偏光儀之量測(cè)而得。 摻質(zhì)濃度 晶圓之摻質(zhì)濃度約在1010atoms/cm2至1018atoms/cm2。 四點(diǎn)探針?lè)ㄊ亲畛Ｓ弥綔y(cè)量技術(shù)，熱波系統(tǒng)適于較小慘質(zhì)劑量之測(cè)量。 二次離子質(zhì)譜儀（Second-ion mass spectrometry, SIMS)；電容-電壓測(cè)試法。 未圖案化表面之缺陷（Unpatterned defects) 晶圓表面缺陷分析可分為兩類：亮場(chǎng)與暗場(chǎng)光學(xué)偵測(cè)。 圖案化表面缺陷（Patterned defects） 一般使用光學(xué)顯微鏡偵測(cè)圖案化表面之缺陷,主要利用光散

4、射技術(shù)或數(shù)位對(duì)比技術(shù)。,臨界尺寸(Critical Dimension, CD) 閘極之寬度決定通道的長(zhǎng)度。CD的變化量通常用來(lái)描述半導(dǎo)體之關(guān)鍵步驟的不穩(wěn)定度。 重疊對(duì)準(zhǔn)（ Overlay registration) 比對(duì)光阻上之特殊轉(zhuǎn)移圖案與晶圓上之蝕刻圖案。 階梯覆蓋(step coverage) 具有尖針的高解析度、非破壞性之表面輪廓儀（surface profiler) 能夠測(cè)量表面階梯覆蓋與其它特征。 電容-電壓測(cè)試（C-V test) MOS電晶體元件之可靠度直接受到閘極結(jié)構(gòu)之氧化層控制，高品質(zhì)的氧化層是獲得高可靠度元件之基本條件之一。 接觸角度(contact angle met

5、er) 主要測(cè)量晶圓表面液體之吸附與計(jì)算 表面能量及吸附張力等。,二次離子質(zhì)譜儀SIMS Secondary-ion mass spectrometry - 破壞性，判斷二次離子的種類和濃度 飛行式二次離子質(zhì)譜儀TOF-SIMS （Time of Flight-SIMS) -適用于超薄材料 原子力顯微鏡AFM (atomic force microscopic) -平衡式探針掃描晶圓表面 Auger電子光譜儀AES(Auger electron spectroscopy) -根據(jù)Auger電子能量判斷樣本材料的特性 X射線電子光光譜儀XPS （X-ray photoelectron spect

6、roscopy, XPS) -主要用于分析樣本表面之化學(xué)形式 穿透式電子顯微鏡TEM (transmission electron microscopy) -與SEM相似，可穿透非常薄的試片（10100nm） 能量與波長(zhǎng)分散光譜儀(EDX,WDX) - energy /wave-length dispersive spectrometer 聚焦離子束FIB (focus ion beam) -橫切面監(jiān)測(cè)能力強(qiáng),分析儀器,Thanks!,量測(cè)儀器： 橢圓偏光儀，反射光譜儀，X 射線薄膜厚度，光聲技術(shù),Rudolph Thickness EQ,量測(cè)方法,反射光譜儀,四點(diǎn)探針?lè)?Four-point

7、 probe) 四點(diǎn)探針技術(shù)可避免接觸電阻的影響。 s=V/I*2s （s: 探針之間距離） Rs= /t =4.53*V/I （當(dāng)薄膜夠大而探針間距夠小） 范德波技術(shù)（Van der Pauw method) 是四點(diǎn)探針的 改良技術(shù)。,四點(diǎn)探針,輪廓圖,Rs EQ,量測(cè)方法,熱波系統(tǒng)Thermal-wave system 廣泛用于偵測(cè)離子植入劑量之濃度。本技術(shù)主要用于離子植入過(guò)程，測(cè)量晶格損傷情況。 兩束鐳射光束照射于晶圓表面同一位置，以測(cè)量反射率之改變。,掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM) 使用一高聚焦電子束掃射待測(cè)物之表面，反射回來(lái)的電子信號(hào)經(jīng)由偵測(cè)其量測(cè)之，屬于非接觸式與非破壞式。,Thermal-wave EQ,量測(cè)方法,458nm Argon Ion,633n He-Ne,780nm Diode Laser,905nm Diode Laser,Spacial Filter / Beam Combiner,Polarization Modulator,Video Microscope,Auto Focus Detector,Ellipsometer