检测10纳米以下半导体 CD-SEM量测技术迈大步

2014-08-19 09:22:08来源: 新电子

  多年来,业界一直使用微距量测扫描式电子显微镜(CD-SEM)来进行量测,此种显微镜会射出电子束,与要扫描的材料作用,然后回传讯号,再由量测机台比对运算这些讯号。今日,针对小于10纳米(nm)的尺寸,CD-SEM或其他所有量测设备,必须处理更多的薄膜层、更高的纵横比(HAR)、更窄的间距,以及三维(3D)架构的轮廓和形状,人们对于这些设备是否具备此等能力,提出严重的质疑。

  在量测技术、多重微影技术与材料的改良下,半导体装置的3D内存与临界尺寸(CD)能够沿用到小于10纳米制程。在10纳米制程上,组件的复杂度不断提高,使得目前的光微影技术遭遇到极为重大的挑战。鳍式场效晶体管(FinFET)与3D储存型闪存(NAND Flash)设计,让需要量测与控制的参数持续增加,进一步提高图案制作与量测的复杂性。

  技术新突破 CD-SEM量测精准度受瞩目

  应用材料对CD-SEM技术进行重大的改良,在最近于加州举行的国际光学工程学会(SPIE)先进微影技术研讨会上,展示这项量测技术的可沿用性。此项改良技术的主要应用,包括有效将新的先进CD-SEM技术应用于逻辑导孔(Logic Vias)、复杂的迭层(Overlay)、超高纵横比的先进内存(HAR Contacts)等高难度制程挑战。

  CD-SEM已可做为有效量测技术

  从图1可看出在沟槽内导孔底部临界尺寸与对准方面,所面临的量测与监控挑战--导孔的边缘与位置必须精确,才能确保底层与迭覆金属层间的正确连结。位在右侧的导孔并未与下方的铜线对准,将会影响到各层间的导电性;底下的SEM影像则显示偏移与对准导孔间的差异。这两组关键影像,都是采用称为背向散射电子(BSE)影像技术取得,这项技术正成为可行的量测技术。这个例子显示,在此等复杂的多步骤制程中,可使用CD-SEM做为有效的量测与对准技术。

  图1 沟槽中的导孔影像,由Fischer博士等人在2013年SPIE会议上发表。

  CD-SEM拥有高解析影像显示能力

  由于目前的CD-SEM技术不够精确,若要针对小于10纳米尺寸找出导孔对准的问题,则须提高扫描电子显微镜(SEM)的分辨率。由于制程必须一路往下对准底部抗反射涂层(BARC)、硬质罩幕层,以及金属(接点或鳍片),因此今日业界的新发展,是使用数千伏特能源的SEM来「透视」到最低层,比较先进CD-SEM与传统SEM技术,可看出在透视材料时,拥有更高分辨率影像显示能力。

  CD-SEM可结合BSE讯号轻取导孔真实影像

  图2中最上方的SEM显示适当蚀刻后的接触导孔,导孔完全蚀刻穿透,而下图中的导孔则未完全穿透,须要在进行沉积前修正。能够针对此等HAR接触导孔取得影像,是因为使用改良的侦测与收集技术。结合BSE讯号与增强的过滤技术(只针对碰到底层表面后返回的电子,运用其讯号),就能够取得底层的影像,并传回HAR导孔的真实影像。

  图2 完全蚀刻与部分蚀刻的接触导孔

  2D升级3D 量测技术迭有突破

  除了以上范例成功针对小于10纳米尺寸运用CD-SEM技术外,应用材料也提出先前所述应用的案例,将CD-SEM应用于FinFET晶体管与硅纳米线3D量测。前述的这些主题都有一个共通点,就是能够让受到光微影限制的2D影像缩放技术,转换为以量测与材料为主的3D图案影像技术。

  幸运的是,量测技术的进展正在克服主要的制程微缩问题。小于10纳米结构与3D内存需要更高分辨率的SEM,提供更清晰的对焦、更精细的影像与数据撷取方法,以及对形状更为敏感、以物理学为基础的模型和仿真技术。未来也会须要结合不同的量测技术,包括CD-SEM、CD原子力显微镜(AFM),以及穿透式电子显微镜(TEM)。

关键字:CD-SEM  纳米

编辑:孟娟 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0819/article_9318.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
CD-SEM
纳米

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved