中國科大主導(dǎo)制定半導(dǎo)體線寬檢測的首個(gè)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)

近日，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）正式發(fā)布了微束分析領(lǐng)域中的一項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)：“基于測長掃描電鏡的關(guān)鍵尺寸評測方法”（Microbeam analysis — Scanning electron microscopy — Method for evaluating critical dimensions by CD-SEM (ISO 21466)），該標(biāo)準(zhǔn)由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院和微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心的丁澤軍團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)制定，是半導(dǎo)體線寬測量方面的首個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)，也是半導(dǎo)體檢測領(lǐng)域由中國主導(dǎo)制定的首個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布有助于促進(jìn)半導(dǎo)體評測技術(shù)的發(fā)展，并提升我國在半導(dǎo)體行業(yè)的國際影響力和競爭力。

　　半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)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(xì)。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(guān)鍵尺寸（CD），其大小代表了半導(dǎo)體制造工藝的復(fù)雜性水平。對CD測量也可稱為納米尺度線寬測量，目前半導(dǎo)體的刻蝕線寬已經(jīng)降到10 nm以下，其測量的精準(zhǔn)性直接決定著器件的性能。納米器件尺度的準(zhǔn)確和精確（精度<1 nm）測量技術(shù)對半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，也是極具挑戰(zhàn)性的工作。人們已經(jīng)發(fā)展了多種測量技術(shù)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(dǎo)體工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)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(fā)射在線寬邊沿處的加強(qiáng)效應(yīng)，納米級線寬的CD-SEM圖像的解析需要建立高精準(zhǔn)算法。

　　丁澤軍團(tuán)隊(duì)長期從事電子束與材料相互作用領(lǐng)域里的基礎(chǔ)研究，發(fā)展了目前國際上最為先進(jìn)的用于掃描電子顯微術(shù)和表面電子能譜學(xué)的Monte Carlo模擬計(jì)算方法，他們結(jié)合了NIST研究團(tuán)隊(duì)提出的“基于模型數(shù)據(jù)庫”（MBL）方法，提出了該“基于測長掃描電鏡的關(guān)鍵尺寸評測方法”的ISO國際標(biāo)準(zhǔn)（IS）。標(biāo)準(zhǔn)文檔指定了利用CD-SEM成像表征刻蝕線寬的結(jié)構(gòu)模型及其相關(guān)參數(shù)、Monte Carlo模擬模型和成像掃描線計(jì)算方法、MBL數(shù)據(jù)庫構(gòu)造方法和文件格式、圖像匹配擬合程序和CD參數(shù)定值法。與傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)閾值方法相比，該測量方法能夠給出準(zhǔn)確的CD值，并且把線寬測量從單一參數(shù)擴(kuò)展到包含結(jié)構(gòu)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(gè)孤立的或密集的線條特征圖案，這不僅為半導(dǎo)體刻蝕線寬的CD-SEM準(zhǔn)確評測確定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也為一般性納米級尺寸的其它測量法提供了參考。