失效分析 赵工 半导体工程师 2024年09月29日 09:23 北京欧洲杯app

时代迅速，光刻小讲堂之电子束量测和检测也曾来到了第四期。

在前几期，咱们肃肃先容了VC颓势检测（电压衬度检测），这是一种能搜检芯片电性尽头的设施，比如开路或短路。当电子束扫描芯片名义时，开路或短路颓势会导致芯片名义产生不同的电势，进而影响检测器接受到的二次电子信号，产生彰着的颓势信号被检测到。

本期咱们将不绝长远辩论另一类颓势——物理颓势过甚检测形式。

物理颓势是指在半导体制造历程中产生的材料或结构方面的颓势，举例晶圆名义的颗粒、划痕、蚀刻不良、空泛、罅隙等。这些颓势可能会影响芯片的电气性能和可靠性，从而对最终产物的质料产生紧要影响。

图1 常见物理颓势示例

业界内，物理颓势检测主要收受两种工夫：光学检测和电子束检测。在电子束量测与检测系列的第一期咱们有提到由于电子波的波永久小于光，它能永别出比光学仪器小的多的物体描述，因此在针对微细的物理颓势检测时，电子束检测有着私有的上风。

此外，在查找颓势的形式上，也有两种主流设施：Die to Die (D2D) 检测和Die to Database (D2DB) 检测。接下来，咱们将重心先容这两种设施的区别以及D2DB在物理颓势检测中的运用和上风。

简而言之，颓势检测就是找尽头或是找不同。举例下方的三张梵高自画像，如若批量分娩这张自画像，第三幅是分歧格的因为艰苦了烟斗，这个“艰苦烟斗”就是一个颓势（defect），是影响产物及格度的辛勤身分，需要被检测出来。

图2 《隐没的烟斗》

那么再回到半导体制造领域，时常情况下，晶圆上的Die不错视为一个类似单位（类似一幅幅相通的梵高自画像），Die和Die之间在相对相通位置的图案是一致的 （相通的梵高像理思情况下对应相通位置的场所应该一致）。

图3 如图所示 每个小方块即为一个die

这么咱们通过在不同的Die的相通位置“拍照”或在Die内的类似单位“拍照”，不错得回理思上图案应该一致的“像片”，对这些“像片”进行彼此对比，有彰着相反的就是咱们要找的“隐没的烟斗”，这些有相反的像片的区域即被界说为存在颓势（Defect）。而这种检测形式也被称为Die to Die检测，如下图所示：

图4 D2D检测 – 右图断线处相反最大，界说为颓势

这个时候有些同学就要举手了，这种检测模式下，咱们怎样能保证参考“像片”（上图的Die 1）是深广的呢？

如实，D2D检测只可发现相反，却不可发现统共果透露颓势。举例，如若在曝光历程中，由于光罩存在颓势，每次曝光皆会在相通位置产生相通的颓势，D2D设施就无法发现这些颓势，因为它们描述透顶一样，莫得相反。

图5 D2D检测 – 图案险些一致，系统性颓势无法检出（颓势漏检）

如何幸免这种情况呢？这时候就需要引入D2DB检测去对比法度谜底了。所谓“法度谜底”，在半导体制造中指的是预计打算疆土（Design Layout）或图形数据库系统（GDS: Graphic database system）。GDS包含了半导体制造每一层的几何图形信息。通过将晶圆上拍摄到的图像与GDS进行比对，就能发现颓势，即即是D2D不可探伤到的系统性颓势。

图6 D2DB检测 – 图案与GDS对比，检出系统性颓势

通过D2DB的检测形式下，比拟D2D，除了不错探伤到由于光罩问题导致的系统性颓势。它还有以下两个优点：

通过GDS的图层信息，不错判断颓势来自哪个工艺设施。

假如下图区域的图案来自3步工艺，当颓势出现时某一位置时，咱们不错给每一个颓势赋予一个编号，比如粉色区域的颓势会捎带区域2的编号信息，这么会极大的便捷工程师对形成颓势原因的梳理和分析，以求尽早惩办放弃这一类颓势。

图7 D2DB检测 – 赋予颓势以图层/区域信息

不错通过对GDS的操作筛选出更关心的区域，然后将本色拍摄的图像与这些特定区域的GDS进行比对，只输出需要关心的区域是否存在颓势。举例上图中，假如区域3出现的颓势并不会影响产物最终的良率，咱们不错只输出在区域1和区域2出现的颓势，以减少对工程师进行数据分析和惩办颓势历程中的打扰。

这就是D2DB检测形式的魔法所在，它不仅能精准发现颓势，还能援助检测效力和准确性。

以上就是咱们第四期光刻小讲堂的全部内容，咱们了解了芯片制造中的物理颓势极其检测形式，也通盘探秘了D2DB检测的“超才能”。恰是这么高准确性与高效力的检测形式，如同“照妖镜”一样，在咱们的全景光刻体系中推崇着不可或缺的作用。

作家：吴梓豪 半导体综研

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