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集成电路产业是信息产业的基础和核心,是国民经济和社会发展的战略性产业,在推动经济发展、社会进步、提高人民生活水平以及保障国家安全等方面发挥着重要作用,是我国建设四个现代化和建设创新型国家的重要组成部分。我国的集成电路产业在国家的高度重视与支持下得到了迅猛的发展,高新、尖端技术不断涌现,工业生产的成品率得到不断提升,这都离不开集成电路的检测技术。因为无论是集成电路的研发,还是集成电路的工业生产,都需要检测技术来对其原材料、半成品和成品进行检测,找出不合格者,将其移出生产线,并找出失效原因,为改进技术提供依据。各个生产环节的检测可以大大提高对集成电路的原材料、半成品和成品的筛选能力,从而提高我国集成电路研发生产的合格率、成品率和可靠性。但是,现有的集成电路检测方法越来越不能满足对新型的集成电路检测。因此,我国必须创新研究开发满足对现代集成电路芯片检测所需要的新方法,这既是挑战又是机遇。
当今社会信息量爆炸式增长,因此对集成电路信息处理、传输和存储的能力提出更高的要求,这就对集成电路单位面积上的器件集成密度、处理速度、功能等提出了更高的要求。要提高集成电路的集成密度,其芯片大小不能随意扩大,要在有限的面积上放下更多的器件,且保证相互之间连线的有效性,这促使集成电路向着器件特征尺寸越来越小和必须制作多层结构的集成电路方向发展。并结合现代集成电路芯片的整个制造工艺流程来具体地展现集成电路的这个发展方向。而正因为特征尺寸的减小使得对集成电路的可视检测需要达到显微的层次;多层结构的发展方向使得对集成电路结构完整、准确的检测需要达到无损显微分层内窥的要求。本文通过对已有的集成电路的各种检测方法的介绍、分析、比较,指出现有各种检测方法不能很好地满足对多层集成电路的无损显微分层内窥透视检测的需要。
本文重点介绍了由云南大学物理科学技术学院胡问国教授及其科研小组创新研究出的,在国际上处于前沿和领先研究水平的,适合对多层集成电路进行无损检测的“电子束无损显微分层内窥透视集成电路检测法”。并应用装有分层仪的扫描电子显微镜来对多层的集成电路芯片样品进行无损观测,分析其分层图像,探究其工作原理,了解其优势。本文具体做了下面两项研究工作:
(1)在只改变分层参数的情况下,随着分层仪分层参数的升高,渐近地得到清晰的分层图像,其分层内窥效果越来越好。
(2)在只改变电子束加速电压的情况下,随着电子束加速电压的升高,原来分层内窥效果很好的图像其分层内窥效果越来越差。
本文对以上两项研究获得的图像进行分析,对分层仪的工作进行理论探讨:本文认为入射电子在一定的加速电压作用下,入射到样品表面下时,由于渗入样品深度的不同,而对应着产生不同的能量损失,因而形成了不同能量的背散射电子群,它们反映了集成电路表面下不同深度层内对应的结构信息。因为入射电子的能量取决于电子束加速电压,因此可以通过加速电压与分层参数的配合调节,实现对多层集成电路的最佳无损显微分层内窥透视检测,从而论证了应用这种方法对多层集成电路进行无损显微分层内窥透视检测的可行性、创新性与优越性,此项研究在国际上也还未发现有类似的报道。