國(guó)儀量子電鏡在 FinFET 鰭片 CD 臨界尺寸測(cè)量的應(yīng)用報(bào)告

一、背景介紹

在半導(dǎo)體芯片制造領(lǐng)域，隨著摩爾定律的不斷演進(jìn)，芯片制程工藝持續(xù)向更小的特征尺寸發(fā)展。FinFET（鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管）技術(shù)作為一種突破性的晶體管架構(gòu)，已成為實(shí)現(xiàn)芯片高性能、低功耗的關(guān)鍵技術(shù)之一。FinFET 通過(guò)在硅襯底上生長(zhǎng)出垂直的鰭片結(jié)構(gòu)，顯著增加了溝道表面積，有效提升了晶體管的開(kāi)關(guān)速度和電流驅(qū)動(dòng)能力，降低了漏電功耗。

鰭片的 CD（Critical Dimension，臨界尺寸），即鰭片的寬度，是 FinFET 器件性能的關(guān)鍵參數(shù)。精確控制鰭片 CD 對(duì)于優(yōu)化晶體管性能、提高芯片集成度和良率至關(guān)重要。若鰭片 CD 尺寸偏差過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致晶體管的電學(xué)性能不一致，如閾值電壓漂移、跨導(dǎo)變化等，進(jìn)而影響芯片的整體性能和可靠性。在先進(jìn)制程工藝中，如 7nm、5nm 甚至更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)，鰭片 CD 已縮小至幾納米到幾十納米的尺度，對(duì)測(cè)量精度提出了極高的要求。鰭片 CD 受光刻、刻蝕等多種復(fù)雜制造工藝參數(shù)的綜合影響。因此，精準(zhǔn)測(cè)量 FinFET 鰭片 CD 臨界尺寸，對(duì)優(yōu)化芯片制造工藝、推動(dòng)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

二、電鏡應(yīng)用能力

（一）微觀結(jié)構(gòu)成像

國(guó)儀量子 SEM3200 電鏡具備高分辨率成像能力，能夠清晰呈現(xiàn) FinFET 鰭片的微觀結(jié)構(gòu)。可精確觀察到鰭片的形狀，判斷其是否為規(guī)則的矩形或存在變形；呈現(xiàn)鰭片的邊緣特征，確定是否有鋸齒狀、圓角等情況。通過(guò)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的細(xì)致成像，為準(zhǔn)確測(cè)量鰭片 CD 提供清晰的圖像基礎(chǔ)。例如，清晰的鰭片邊緣成像有助于確定測(cè)量 CD 的準(zhǔn)確位置。

（二）CD 尺寸精確測(cè)量

借助 SEM3200 配套的高精度圖像分析軟件，能夠?qū)?FinFET 鰭片的 CD 尺寸進(jìn)行精確測(cè)量。在圖像上選取合適的測(cè)量點(diǎn)，通過(guò)軟件算法計(jì)算鰭片的寬度。對(duì)不同位置的多個(gè)鰭片進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，分析 CD 尺寸的一致性。例如，計(jì)算 CD 尺寸的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)量，評(píng)估鰭片 CD 尺寸的均勻性。精確的 CD 尺寸測(cè)量為工藝優(yōu)化提供量化數(shù)據(jù)支持，有助于判斷制造工藝是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（三）尺寸與工藝參數(shù)關(guān)聯(lián)研究

SEM3200 獲取的鰭片 CD 尺寸數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際芯片制造工藝參數(shù)，能夠輔助研究 CD 尺寸與工藝參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)。通過(guò)對(duì)不同工藝條件下鰭片 CD 尺寸的對(duì)比分析，確定哪些工藝參數(shù)的變化對(duì) CD 尺寸影響顯著。例如，發(fā)現(xiàn)光刻曝光劑量的微小調(diào)整會(huì)導(dǎo)致鰭片 CD 尺寸發(fā)生明顯變化，為優(yōu)化芯片制造工藝參數(shù)提供依據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì) FinFET 鰭片 CD 尺寸的精準(zhǔn)控制。

三、產(chǎn)品推薦

國(guó)儀量子 SEM3200 鎢燈絲掃描電鏡是 FinFET 鰭片 CD 臨界尺寸測(cè)量的理想設(shè)備。它具有良好的分辨率，能清晰捕捉到 FinFET 鰭片微觀結(jié)構(gòu)的細(xì)微特征和尺寸變化。操作界面人性化，配備自動(dòng)功能，大大降低了操作難度，即使經(jīng)驗(yàn)不足的研究人員也能快速上手，高效完成測(cè)量任務(wù)。設(shè)備性能穩(wěn)定可靠，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作仍能確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。憑借這些優(yōu)勢(shì)，SEM3200 為半導(dǎo)體制造企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)提供了有力的技術(shù)支撐，助力優(yōu)化芯片制造工藝、提高芯片性能和良率，推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。