低能电子束照射集成电路芯片时的静态电容衬度分析

在研究低能电子束照射绝缘物时在二次电子返回特性的基础上,通过绝缘物表面照射微区和衬底之间的有效电容,获得了表面电位和二次电子信号电流在表面电荷积累过渡过程中随照射条件的变化关系,建立了电子束照射覆盖有绝缘膜的IC芯片时形成静态电容衬度的理论模型.从理论上分析了电子束照射条件和芯片内部形貌、材料参数对静态电容衬度的影响,解释了在扫描电镜实验中的最大衬度现象及其对应的最佳电子照射条件.     

高分辨二次电子像中的成分衬度

从理论上阐明了获得高分辨二次电子成分衬度像的原理、条件和方法，并作了细致的实验验证，空间分辨率为３．３ｎｍ（Ｖ０＝５ｋＶ），原子序数分辨率为０．０３Ｚ。实验研究样品为分子束外延ＡｌＧａＡｓ量子阱激光器，其分层结构的最小层宽为７ｎｍ，测得的层宽和透射电镜测量结果相吻合，由于透射电镜制样的复杂和困难，高分辨扫描电镜二次电子成分衬度像观测方法具有重要的理论意义和实用价值     

低能电子束照射电介质样品的二次电子特性

为阐明低能电子束照射下电介质样品的二次电子电流及产额的动态特性,将蒙特卡洛法和有限差分法相结合,建立了较为准确的电子散射、俘获、输运和自洽场等过程的数值计算模型;采用一个改进二次电子检测实验平台,准确测量了二次电子电流.模拟和实验结果表明,相对于电子束脉冲照射模式,电子束连续照射会导致二次电子产额明显降低.在连续照射模式下,随着电子束照射,二次电子电流和产额逐渐减小至一个稳定值.二次电子产额受入射电子束电流的影响较小,但随样品厚度的增大而增大.本文结果为提高扫描电镜成像质量、降低带电效应提供了理论指导,而且提供了依据二次电子特性研究样品参数的新思路.     

绝缘膜负带电时的表面局部电场与二次电子返回特性

为分析IC多层版图扫描电镜(SEM)对准检测所利用的负带电成像原理,采用Mott弹性散射截面和修正的Bethe非弹性碰撞公式,对点照射入射电子在绝缘膜中的散射过程进行了Monte Carlo模拟,得到负带电绝缘物表面的局部电位分布.在此基础上计算了二次电子从表面出射后在局部场作用下的运动轨迹,获得了SEM像的二次电子信号电流.结果表明,在弱负带电条件下,照射点处表面电位越低,返回表面的二次电子就越多,对应的二次电子信号电流越弱.此结果与SEM实验中图像亮度随照射时间的变化规律相符.     

绝缘膜负带电时的表面局部电场与二次电子返回特性

为分析IC多层版图扫描电镜(SEM)对准检测所利用的负带电成像原理,采用Mott弹性散射截面和修正的Bethe非弹性碰撞公式,对点照射入射电子在绝缘膜中的散射过程进行了Monte Carlo模拟,得到负带电绝缘物表面的局部电位分布.在此基础上计算了二次电子从表面出射后在局部场作用下的运动轨迹,获得了SEM像的二次电子信号电流.结果表明,在弱负带电条件下,照射点处表面电位越低,返回表面的二次电子就越多,对应的二次电子信号电流越弱.此结果与SEM实验中图像亮度随照射时间的变化规律相符     

低能电子束照射电介质样品的二次电子特性简

 为阐明低能电子束照射下电介质样品的二次电子电流及产额的动态特性,将蒙特卡洛法和有限差分法相结合,建立了较为准确的电子散射、俘获、输运和自洽场等过程的数值计算模型;采用一个改进二次电子检测实验平台,准确测量了二次电子电流.模拟和实验结果表明,相对于电子束脉冲照射模式,电子束连续照射会导致二次电子产额明显降低.在连续照射模式下,随着电子束照射,二次电子电流和产额逐渐减小至一个稳定值.二次电子产额受入射电子束电流的影响较小,但随样品厚度的增大而增大.本文结果为提高扫描电镜成像质量、降低带电效应提供了理论指导,而且提供了依据二次电子特性研究样品参数的新思路.     

复杂形貌试样的扫描电镜成像衬度模拟

Monte Carlo方法可用于模拟计算扫描电子显微学中材料的表面形貌像衬度，通过模拟电子在试样内部和表面附近的散射和输运过程，从而得到二次电子和背散射电子的信号，它们既反映了试样的表面形貌特征，在一定程度上还表征了试样的内部成分和结构差异。     

PVT生长掺V SiC单晶的扫描电镜二次电子像衬度

在用SEM观察沿单晶生长方向切割掺V SiC晶片时,发现其二次电子像存在衬度。表现为先生长部分较明亮,后生长部分较暗淡,中间存在明显突变。在用PVT生长掺V SiC单晶时,SiC单晶中同时含有浅施主N和深受主杂质V是补偿半导体。从补偿半导体载流子浓度计算出发,建立了二次电子像衬度与载流子浓度的对应关系,很好解释了这一实验现象。结果表明,SiC单晶生长过程中随着浅施主N的减少,n型载流子的浓度逐步减少;当其浓度与V相当时,载流子浓度突变,可瞬间减少10个量级,此后又缓慢减少。正是这种载流子的突变引发了扫描电镜二次电子像衬度。     

基于SEM电压衬度的缺陷定位方法研究

光发射显微分析、光致电阻变化技术两种电失效定位方法在精确定位缺陷上存在局限性,为此提出了基于SEM电压衬度的联用方法用于精确定位集成电路缺陷.首先根据电特性测试进行光发射显微分析或者光致电阻变化分析,结合电路原理和版图,提出失效区域的假设,再进行电压衬度像分析,通过衬度翻转可精确和快速确定缺陷位置,最后通过FIB或者T...     

透射电子显微学的新进展ⅡZ衬度像、亚埃透射电子显微学、像差校正透射电子显微学

本文综述了原子分辨率的原子序数衬度成像与原位电子能量损失谱分析、亚埃透射电子显微学、像差校正透射电子显微学和材料的微观结构表征与原位性能测试的最新发展和应用。在配置球差校正器、单色器和高能量分辨率过滤器的FEGTEM／STEM中,用相位衬度像／Z衬度成像与原位电子能量损失谱分析方法,在亚埃的空间分辨率和亚电子伏特能量分辨率下,可以研究各种材料的原子尺度界面和缺陷的原子和电子结构、价态、成键和成分等。配置球差校正器后,可明显提高透射电镜的点分辨率,把点分辨率延伸到信息分辨率,同时显著减小村度离住。随意改变球差系数Cs和离焦值△f,像差校正透射电子显微镜可提供新的成像模式。把特殊的样品杆插入电镜后,可把扫描隧道显微镜(STM)或原子力显微镜(AFM)功能相结合,开展材料的显微结构表征与原位的性能测试,不仅能得到物质的与显微像、成分、衍射有关的信息,同时还可以测量电学、力学性能,也可以研究在外场(温度、应力、电和磁场)作用下材料微观结构演变及结构与性能间的关系。     

电子束曝光中低能电子散射的模拟

介绍了Pendry弹性散射截面,描述了电子在固体中的散射过程,包括散射步长、散射角、方位角和散射点处能量的确定,并将Pendry截面和Monte Carlo计算方法应用到电子散射过程中。分别改变入射电子束能量、抗蚀剂厚度和衬底材料,模拟了能量不超过5keV的低能电子束在PMMA抗蚀剂中的散射轨迹。模拟结果表明,低能电子束曝光同样可应用于较高分辨率的表面成像技术工艺。通过对模拟结果和电子束曝光实验比较分析,可以进一步完善散射模型,为更深入开展电子束曝光技术的应用研究创造有利条件,同时也为开发低成本的低能电子束曝光系统提供了理论依据。     

Monte Carlo方法模拟低能电子束曝光电子散射轨迹

建立了一个适用于描述低能电子散射的物理模型,利用Monte Carlo方法对低能电子在多元多层介质中的散射过程进行模拟.低能电子弹性散射采用较严格的Mott截面描述,为了节约机时,利用查表与线性插值方法获得Mott截面值;低能电子非弹性散射能量损失采用Joy修正的Bethe公式计算,并对其加以改进,引入多元介质平均电离电位、平均原子序数、平均原子量概念,利用线性插值方法给出光刻胶PMMA对应的k值.对电子穿越多层介质提出一种新的边界处理方法.在此基础上运用Monte Carlo方法模拟高斯分布低能电子束在PMMA-衬底中的复杂散射过程.模拟结果表明低能电子束曝光具有曝光效率高、邻近效应低、对衬底损伤轻等优点,与Lee、Peterson等人通过实验得出的结论相符.该研究将为电子束曝光技术的定量研究提供一定的理论依据.     

Voltage Contrast for Gate-Leak Failures Detected by Electron Beam Inspection

We examine a technique for enhancing the voltage contrast (VC) of a failure analysis (FA) tool, defect review scanning electron microscope (DR-SEM). For an SRAM, we demonstrate a dependence of gate-leak VC on the relative angle (RA) between the direction of beam scanning by the FA tool and the lengthwise direction of the gate electrode. Experimental results show that better VC results are obtained when RA is zero, in other words, a beam's scan-line is parallel with the SRAM gate. We propose a simple qualitative resistor-capacitor model to explain this phenomenon. With the help of this VC enhancement technique of the FA tool, we could tune the electron beam inspection (EBI) recipe to an appropriate condition quicker. The cycle time of EBI recipe tuning was shortened from five to two days. As a result, correct EBI evaluation results of countermeasure experiments led us to a yield enhancement solution within a shorter period of time.     

Monte Carlo方法模拟低能电子束曝光电子散射轨迹

建立了一个适用于描述低能电子散射的物理模型 ,利用 Monte Carlo方法对低能电子在多元多层介质中的散射过程进行模拟 .低能电子弹性散射采用较严格的 Mott截面描述 ,为了节约机时 ,利用查表与线性插值方法获得 Mott截面值 ;低能电子非弹性散射能量损失采用 Joy修正的 Bethe公式计算 ,并对其加以改进 ,引入多元介质平均电离电位、平均原子序数、平均原子量概念 ,利用线性插值方法给出光刻胶 PMMA对应的 k值 .对电子穿越多层介质提出一种新的边界处理方法 .在此基础上运用 Monte Carlo方法模拟高斯分布低能电子束在 PMMA-衬底中的复杂散射过程 .     

高能电子束辐照改善电力半导体器件特性研究

用12MeV电子束对普通高压晶闸管、快速晶闸管、双向晶闸管进行辐照，测试这几种器件的主要电学参数。实验发现12MeV电子辐照能明显改善这些电力半导体器件的电学性能。辐照后的器件经过退火处理，可以长期稳定工作。     

强流静电会聚电子枪系统计算机模拟研究

轻、小型层流电子枪在电子束焊接,微波器件等方面具有广泛的应用,希望得到稳定的、环形分布且会聚良好的电子束.但传统电子枪的聚焦系统如磁聚焦或电磁混合聚焦存在结构复杂、重量大的缺点.我们采用具有优异电子发射和抗中毒能力的LaB6作为阴极材料,纯静电聚焦的方式进行仿真、设计.经过理论探讨和计算机模拟仿真,在5 000 V总电压下,输出300 mA强流电子束,导流系数达到了3.35 μA/V3/2.为下一步具体的结构设计提供了可靠依据.     

片上系统芯片设计与静态时序分析

提出了一种考虑了布线延迟的片上系统设计流程,并运用一个新的、全芯片的、门级静态时序分析工具支持片上系统设计。实例设计表明,该设计方法能使设计者得到更能反映实际版图的延迟值,验证结果更完整、准确,从而大大加快芯片设计的周期。     

电子束重复曝光加工PCR微通道的工艺研究

对PCR微流控芯片通道中流体的流动特性进行了分析,发现流体在横截面为圆形的通道中流动时由摩擦引起的等效水头损失及表面张力均小于微矩形通道。以此为依据,将PCR芯片微通道优化设计成圆形通道。在JSM-5CF电子束曝光机上采用束斑尺寸80nm、能量20keV的电子束对1μm厚的聚甲基丙烯酸甲酯进行了单次曝光剂量40μC/cm2的8次重复增量扫描曝光实验,显影后得到的PCR芯片微圆通道轮廓清晰,边缘连续光滑。证明了电子束重复增量扫描曝光方式制作PCR微流控芯片微圆通道的可行性。