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半导体原子力显微镜(AFM)

半导体产品开发周期是所有行业中最复杂和数据驱动的周期之一。随着技术节点不断缩小到5nm以下,半导体制造商需要最高分辨率、最高吞吐量、最容易使用的设备来满足技术开发和生产里程碑。对于这种严格的开发要求,最通用的工具之一是原子力显微镜(AFM)。

从AFM专家那里获取信息

半导体晶圆计量

晶圆计量是现代半导体晶圆厂成功寻径和良率斜坡的重要组成部分。<5nm的关键尺寸现在正成为前沿技术的常见位置,半导体公司需要高重复性和可重复性的测量,以确保在良率学习工艺流程中获得适当的反馈。的木星XR而且零年代来自Oxford I狗万正网地址nstruments Asylum Research的AFMs在X,Y和z中提供NIST可跟踪的闭环尺寸测量,专利的超低噪声LVDT传感器(Jupiter XR和Cypher S在X和Y中都提供<1.5埃的噪声)提供了最小临界尺寸的精确和可重复测量。

超平外延层在半导体制造中很常见。Cypher S和Jupiter XR均在Z区提供<0.35埃的分辨率,用于最平坦外延层的精确、可重复测量。阅读我们的白皮书用庇护研究木星XR原子力显微镜测量表面粗糙度获取更多信息。

外延硅晶粒结构的自动化检测在外延硅层中经常可以观察到晶粒尺寸不均匀的现象,特别是在晶圆边缘附近,那里的加工条件变化较大。在这里,一个自动化程序被用来检查一系列点在不同的偏移从晶圆边缘。Jupiter软件提供了在210毫米样品卡盘上任意点定义这些位置的灵活性。每张图像的粗糙度(Rq)仅为80-85 pm。

外延硅晶粒结构的自动化检测
在外延硅层中经常可以观察到不均匀的晶粒尺寸,特别是在晶圆边缘附近,那里的加工条件可能有较大的变化。在这里,一个自动化程序被用来检查一系列点在不同的偏移从晶圆边缘。Jupiter软件提供了在210毫米样品卡盘上任意点定义这些位置的灵活性。每张图像的粗糙度(Rq)仅为80-85 pm。

在15小时内对磁盘介质基板进行1000次粗糙度测量木星XR.Rq粗糙度保持稳定在1%以内,这证明了Asylum独家提供的Jupiter XR的极端重复性blueDrive开发模式。

失败分析和屈服学习

半导体工业中的失效分析(FA)和缺陷表征已经发展起来。仅仅分析退货已经不够了。FA流程正在开发中,以主动分析设备生命周期内的故障。此外,在生产过程的各个阶段中出现的缺陷和故障需要得到解决,并以比以往更快的速度回到良率学习流程中。超高分辨率,可重复的AFM为您的设备提供最详细和最可靠的外观。AFM为电气故障分析和物理故障分析提供反馈,以及设备的摩擦学、力学和界面分析。下面我们将介绍一些涉及AFM的半导体FA技术。

纳米探针是一种利用纳米尖钨探针测量集成电路的电特性和定位缺陷的方法。这种类型的测量通常使用AFM纳米探针或SEM纳米探针进行,可以帮助半导体研究人员和工程师在屈服斜坡和失效分析过程中测试集成电路(IC)和其他材料。许多传统上在专用纳米探测系统上执行的技术可以在高速、超高分辨率的AFM(如Jupiter XR或Cypher s)上实现自动化,更经济有效地运行。我们将在下面介绍几个专用AFM技术:

一种叫做扫描电容显微镜(SCM),传统上允许分析CMOS器件中的掺杂剂变化。旧的单片机设计对轻掺杂半导体的吞吐量低,灵敏度差。狗万正网地址牛津仪器庇护研究所开发了一种全新的扫描电容显微镜(SCM)架构,比旧设计快20倍,并为SCM性能的范式转变提供了2倍多的掺杂灵敏度。除了传统的dC/dV振幅、dC/dV相位微分电容测量外,这款重新设计的SCM模块现在还提供直接电容测量,大大提高了添加剂的灵敏度。

导电AFM是另一种传统上用于半导体器件中快速前端线缺陷定位的技术。以前的设计受到低动态范围的影响,只能提供几个数量级的电流测量。牛津仪器狗万正网地址庇护研究双增益ORCA CAFM模块提供8个数量级的电流分辨率(1pA至10uA),用于同一图像中的泄漏门和电阻漏/源缺陷定位。当与Jupiter XR或Cypher S等超高分辨率AFM结合使用时,<5nm器件上的缺陷定位成为常规。一旦缺陷被定位,单点I-从每个缺陷可以得到V曲线(电流-电压特性),进一步分析缺陷的性质。

了解更多关于使用导电AFM故障分析,我们的网络研讨会不仅仅是粗糙度:薄膜分析的AFM技术是一个很好的资源。