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电子束检测

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电子束检测[1][2](Electrons Beam inspection,简称E-beam inspection、EBI),用于半导体元件的缺陷(defects)检验,以电性缺陷(Electrical defects)为主,形状缺陷(Physical defects)次之。

相较于探针式(Probe)电性量测,电子束检测具有两个显著优势,能在制作电子元件的过程中,快速反应制程问题,(一)即时性。能够线上(in line)检测缺陷状况。(二)预判性。无须制作电极(electrode pad)即可检出。进一步说明,元件的良率及电性表现必须在整体元件制程完成后,才能以固定式探针设备量测得其结果,在分秒必争的半导体产业,电子束检测可以提前多道制程,既可知道元件缺陷状况,这是一个显著的时效优势,使得此技术被广泛的应用在电子产业上[3]

检测原理

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其检测方式,是利用电子束扫描待测元件,得到二次电子成像的影像[4] ,根据影像的灰阶值(Gray level)高低,以电脑视觉比对辨识,找出图像中的异常点(abnormal),视为电性缺陷,例如,在正电位模式下(Positive model),亮点显示待测元件为短路(short)或漏电(leakage),暗点则为断路(open)。

利用电子束控制晶圆的表面电位性质。(a)电中性(b)正电位(c)负电位
利用电子束控制晶圆的表面电位性质。(a)电中性(b)正电位(c)负电位

其工作原理是利用电子束直射待测元件,大量的电子瞬间累积于元件中,改变了元件的表面电位(surface potentail),当表面电位大于0 (相对于元件的基板(substrate)电位),称为正电位模式 (Positive model),反之,称为负电位模式 (Negative model)。

参考资料

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  1. ^ Application of the SEMSpec electron-beam inspection system to in-process defect detection on semiconductor wafers. Microelectronic Engineering. 1996-01-01, 30 (1-4): 567–570. ISSN 0167-9317. doi:10.1016/0167-9317(95)00311-8 (英语). 
  2. ^ Lei, Ming; Wu, Kevin; Tian, Qing; Gao, Kewen; Chen, Yaqiong; Hu, Haokun; Tomlinson, Derek; Lei, Chris; Zhao, Yan. Detection of metallic buried void by effective density contrast mode 9778. International Society for Optics and Photonics: 97780Q. 2016-04-21 [2018-02-16]. doi:10.1117/12.2219186. (原始内容存档于2020-09-11). 
  3. ^ Lei, M.; Wu, K.; Tian, Q.; Zhao, Y. Detection and classification of gate to S/D shorts using charge dynamics. 2016 27th Annual SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference (ASMC). May 2016: 294–299 [2018-02-16]. doi:10.1109/ASMC.2016.7491153. (原始内容存档于2018-02-17). 
  4. ^ 二次電子. 维基百科,自由的百科全书. 2017-04-01 [2018-02-12]. (原始内容存档于2021-11-05) (中文).