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中科大主導制定半導體線寬檢測的首個ISO國際標準

發布時間:2020/3/9編輯:Ma Liang 人氣:983

  【旋樂吧最新在線網址 實驗室動態】近日,國際標準化組織(ISO)正式發布了微束分析領域中的一項國際標準:“基于測長掃描電鏡的關鍵尺寸評測方法”(Microbeam analysis — Scanning electron microscopy — Method for evaluating critical dimensions by CD-SEM (ISO 21466)),該標準由中國科學技術大學物理學院和微尺度物質科學國家研究中心的丁澤軍團隊主導制定,是半導體線寬測量方面的首個國際標準,也是半導體檢測領域由中國主導制定的首個國際標準,該標準的發布有助于促進半導體評測技術的發展,并提升我國在半導體行業的國際影響力和競爭力。

  半導體行業的發展日新月異,對集成電路器件加工尺寸的控制也要求日趨精細。芯片上的物理尺寸特征被稱為特征尺寸,其中最小的特征尺寸稱為關鍵尺寸(CD),其大小代表了半導體制造工藝的復雜性水平。對CD測量也可稱為納米尺度線寬測量,目前半導體的刻蝕線寬已經降到10 nm以下,其測量的精準性直接決定著器件的性能。納米器件尺度的準確和精確(精度<1 nm)測量技術對半導體行業的發展起著至關重要的作用,也是極具挑戰性的工作。人們已經發展了多種測量技術手段,如散射測量、原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡,而測長掃描電鏡(CD-SEM)是半導體工業生產中進行實時監控與線寬測量的最為簡便和高效的方法。然而,由于掃描電鏡的二次電子信號發射在線寬邊沿處的加強效應,納米級線寬的CD-SEM圖像的解析需要建立高精準算法。

  丁澤軍團隊長期從事電子束與材料相互作用領域里的基礎研究,發展了目前國際上最為先進的用于掃描電子顯微術和表面電子能譜學的Monte Carlo模擬計算方法,他們結合了NIST研究團隊提出的“基于模型數據庫”(MBL)方法,提出了該“基于測長掃描電鏡的關鍵尺寸評測方法”的ISO國際標準(IS)。標準文檔指定了利用CD-SEM成像表征刻蝕線寬的結構模型及其相關參數、Monte Carlo模擬模型和成像掃描線計算方法、MBL數據庫構造方法和文件格式、圖像匹配擬合程序和CD參數定值法。與傳統的經驗閾值方法相比,該測量方法能夠給出準確的CD值,并且把線寬測量從單一參數擴展到包含結構形貌特征的信息,適用于如晶圓上的柵極、光掩模、尺寸小至10 nm的單個孤立的或密集的線條特征圖案,這不僅為半導體刻蝕線寬的CD-SEM準確評測確定了行業標準,也為一般性納米級尺寸的其它測量法提供了參考。

  研究團隊自2011年始,在“973”項目“納米測量技術標準的基礎研究”課題“基于SEM的納米測長模型”的研究成果基礎上,于2014年在ISO/TC202/SC4做了新標準項目提案報告,2015年遞交投票新標準項目提案,2016年5月投票通過予以國際標準(IS)正式立項。該標準草案先后經歷了四輪成員國投票,于2019年9月27日終輪投票通過,標準現已正式出版(https://www.iso.org/standard/70944.html)。

  參與該標準相關研究和制定工作的團隊主要成員為:鄒艷波(現新疆師范大學)、李永鋼(現中科院合肥物質科學研究院)、李會民(現中國科大超級計算中心)。上述研究得到科技部“973”項目、國家自然科學基金委和中國科大超算中心的支持。

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