扫描电镜在微细加工技术中的应用

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< align=center><FONT face=宋体 size=5><STRONG>扫描电镜在微细加工技术中的应用</STRONG></FONT><FONT face=宋体 size=3> </FONT></P>
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/ `4 ^8 h% u) y  Z  |< align=left><FONT face=宋体 size=3>　　微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术，它所涉及的是微米(μm)级的加工，现已发展到亚微米(1 μm以下)和纳米(1 nm)尺寸的加工技术。目前已成为大规模集成电路和微细图案形成必不可少的加工手段。例加在微米、亚微米大规模集成电路(VLSI)中，芯片面积约100 mm<SUP>2</SUP>，集成度达10<SUP>7</SUP>，器件尺寸在μm以下。如此精细的加工技术，用光学显微镜是难以胜任对其工艺和产品进行监测和检查的。<BR>　　扫镜电镜(以下简写SEM)是一种现代大型精密仪器，从1965年第一台商用SEM问世以来，得到了迅速的发展，很快地在医学、生物学、地质矿物学、物理学、化学和材料科学等领域得到越来越广泛的应用。SEM具有高分辨功能(3～5 nm)和调节范围宽的放大倍数(10倍～20万倍)等特点，因而特别适合于对试样微区和细节的观察。这一特点，使得SEM成为微细加工技术中作为工艺监测、产品检验和失效分析的有力工具。下面以薄膜制备、光刻腐蚀、外延技术等实际例子予以阐明。<BR><BR><STRONG>1　薄膜制备技术</STRONG><BR>　　在金属或非金属基片(如单晶硅片、玻璃片)上制备的薄膜，可以用SEM观察薄膜表面、横断面形貌；晶体形状、晶粒大小等结晶状态；薄膜厚度、薄膜与基片界面、多层膜分层等状况。图1(a)是用CVD法在Si片上制得的金刚石膜表面形貌，由照片可见金刚石晶体形状。图1(b)是在玻璃基片上溅射的Ni膜横断面形貌。由照片可见薄膜的晶形、晶粒大小、膜厚等。</FONT></P>

< align=center><IMG height=118 alt="27-1&#46;gif (7573 bytes)" src="http://www&#46;coatingdata&#46;com/Article/UploadFiles/200608/20060818140612496&#46;gif" width=274></P>
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1 @' [$ {( @& y1 C* G< align=center><FONT face=宋体 size=3>图1　Si片上的金刚石膜表面(a)及玻璃基片上溅射的Ni膜横断面形貌(b)</FONT></P>
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% j4 E8 `" o! C7 B< align=left><FONT face=宋体 size=3><STRONG>2　光刻腐蚀</STRONG><BR>　　利用光刻腐蚀工艺可在基片上制备μm级半导体器件。图2(a)是在Si片上制备场发射管阵列阴极，从形貌照片可判断产品是合符要求。图2(b)则可看到因欠腐蚀而未成功的废品。从而说明腐蚀条件不合适，需要改进腐蚀工艺。</FONT></P>
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$ A- i9 g7 p: m3 ~3 D) d< align=center><IMG height=124 alt="27-2&#46;gif (5836 bytes)" src="http://www&#46;coatingdata&#46;com/Article/UploadFiles/200608/20060818140614106&#46;gif" width=265></P>

< align=center><FONT face=宋体 size=3>图2　Si片上制备场发射管阵列阴极(a)及Si基片上场发射管阵列阴极(因欠腐蚀而未成功的废品)(b)</FONT></P>

# {: D7 P9 n' Q  l& |; Y< align=left><FONT face=宋体 size=3><STRONG>3　外延技术</STRONG><BR>　　利用外延技术，可在基片上制备薄膜，也可以制备晶体管和其他半导体器件。图3(a)是在YAG(钇铝柘榴石)基片上外延制备的YAG发光层的表面形貌。可以看出，由于基片不光滑(抛光面划痕)使得外延层生长不均匀，形成突起的“山脉”，这将影响发光层的发光效率。图3(b)是在YAG基片上外延制备的YAG发光器件。从整体上看，该器件制备是成功的，但也有个别小发光单元不够完整，这是由于基片的缺陷(疵点)所造成的。</FONT></P>
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$ m- i) d# @( r7 ]( t" Q< align=center><IMG height=117 alt="27-3&#46;gif (6441 bytes)" src="http://www&#46;coatingdata&#46;com/Article/UploadFiles/200608/20060818140615477&#46;gif" width=253></P>

< align=center><FONT face=宋体 size=3>图3　YAG发光层的表面形貌(a)及外延制备的YAG发光器件(b)</FONT></P>

: x! a; K( @, {, B8 J<P align=left><FONT face=宋体 size=3><STRONG>4　结束语</STRONG><BR>　　大量实践证明，SEM早已成为各个科学研究领域和工农业生产部门广泛应用的有力工具。是一种非常有效的非破坏性<BR>理化分析仪器。在SEM主机上加装各种附件，使得它可以一机多用。随着集成电路、电子技术和计算机技术的高速发展，SEM性能日益提高且更加自动化。它是一种综合性的、使用简便的分析仪器。在半导体领域，除了以上说的作为工艺的产品监测以外，还可以对半导体原材料和器件进行形貌分析，定性、定量成份分析以及测量PN结感生电动势和集成电路中电压衬度像等等，用途不胜枚举。</FONT></P></td>
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