《集成電路芯片中功能薄膜層厚度的測定方法》征求意見

　　【儀表網 行業標準】近日，由TC38(全國微束分析標準化技術委員會)歸口，南方科技大學 、廣東省科學院工業分析檢測中心 、勝科納米(蘇州)有限公司等單位起草的國家標準計劃《微束分析 透射電子顯微術 集成電路芯片中功能薄膜層厚度的測定方法》征求意見稿公布，并公開征求意見。截止時間2023年5月5日。
 

　　功能薄膜材料及性能是先進集成電路(Integrated Circuit，IC)制程中非常重要的基礎性工藝技術保障。在 Si 基芯片、GaN 或 SiC 為基的寬禁帶半導體功率及射頻器件芯片、Micro-Led 等微納半導體元器件中，各類功能薄膜材料更具有顯微結構復雜、化學組成多元的特點。先進集成電路技術已經進入3-5 納米技術時代。伴隨著智能社會的臨近以及 5G 技術的普及，未來移動通信、物聯網、智能健康醫療、工業物聯網和智能駕駛等新興集成電路產業遠景正推動著先進集成電路芯片的智能化、功能化、微型化的技術進程，成為半導體工業目前和未來技術發展的重要趨勢和特征。萬物互聯和器件多功能性造就未來集成電路器件的更多新材料新結構的獨特屬性。因此，集成電路芯片的納米結構、高純材料、微量控制、界面工程等精準規范化分析測試技術成為未來半導體工業健康發展的重要技術關鍵，這對于新器件研發/量產以及新型器件失效分析都非常重要且意義重大。
 

　　透射電子顯微術(TEM)獨特的埃米級高空間分辨率的優點，已經使其成為唯一的實現在納米尺度進行微觀結構和微觀化學組成分析檢測的技術。在目前我國大力發展各類半導體芯片產業的前提下，科研院所、高等院校、大型企業和各地分析測試中心等實驗室都已裝備了大量透射電鏡/掃描透射電鏡(TEM/STEM)，透射電子顯微技術業已廣泛應用于半導體器件研發/生產中微納米尺度材料的分析研究中。
 

　　1996年發布的 JY/T 011-1996，目前修訂為 JY/T 0581-2020 的“透射電子顯微鏡分析方法通則”規定了透射電子顯微鏡的常規分析方法。然而該通則要求寬泛，缺少明確的試驗步驟，已不適應未來集成電路技術發展對相關新材料、新結構、新化學等精準分析測試的技術要求。因此，為了滿足未來半導體芯片工業發展對材料顯微結構分析的需求，規范應用透射電子顯微術對器件中各功能薄膜層厚度的測量方法，制定新的國家標準具有重要意義。
 

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。參考GB/T 8170 數值修約規則與極限數值的表示和判定；GB/T 18907 微束分析 透射電子顯微術 透射電鏡選區電子衍射分析方法；GB/T 19619 納米材料術語等文件內容編制。
 

　　本文件規定了用透射電子顯微鏡/掃描透射電子顯微鏡(TEM/STEM)檢測采用集成電路工藝制備的半導體芯片中功能薄膜層厚度的測定方法。本文件適用于所有半導體芯片。代表性微納器件為各類Si基芯片、化合物半導體基器件、寬禁帶半導體(GaN、SiC等)基的功率和射頻芯片、Micro-Led等。
 

　　方法原理：
 

　　采用集成電路工藝制備的各類集成電路芯片由若干顯微結構復雜、化學組成多元的納米功能薄膜構成。雖然通常可以使用分辨率足夠高的透射電子顯微術(TEM)測定薄膜厚度，但對日益增多的化學組成多元的高性能芯片，需要綜合使用 TEM 和掃描透射電子顯微術(STEM)相結合的技術進行表征，因為在適當的成像條件下，高角度環形暗場 STEM 圖像襯度對樣品中不同薄膜的化學組成更為敏感。使用透射電子顯微術測量納米級薄膜厚度時，關鍵的操作步驟是調節薄晶體樣品中半導體基體的晶體取向，確保其上表面水平，使三維樣品真實地投影在二維圖像上，得到精確測量結果。
 

　　儀器設備：
 

　　1.透射電子顯微鏡(TEM)或掃描透射電子顯微鏡(TEM/STEM)，配備雙傾試樣臺或傾動—轉動試樣臺。
 

　　2.制樣設備，聚焦離子束系統(FIB)或離子減薄。
 

　　3.透射電子顯微鏡應定期按照GB/T 34002進行校準或核查。
 

　　實驗報告：
 

　　完成試驗測定和分析后，應將試驗結果和有關數據整理分析、給出結果報告。報告內容應包括以下信息：a)試樣名稱及編號；b)試樣特征的描述；c)所用儀器的名稱和型號；d)測試條件及參數，如加速電壓、放大倍數和工作模式等；e)本文件編號；f)測量不確定度(必要時)。
 

　　更多詳情請見附件。