RU48107U1 - INFORMATION AND MEASURING SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR STRUCTURE CONTROL - Google Patents
INFORMATION AND MEASURING SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR STRUCTURE CONTROL Download PDFInfo
- Publication number
- RU48107U1 RU48107U1 RU2005100081/22U RU2005100081U RU48107U1 RU 48107 U1 RU48107 U1 RU 48107U1 RU 2005100081/22 U RU2005100081/22 U RU 2005100081/22U RU 2005100081 U RU2005100081 U RU 2005100081U RU 48107 U1 RU48107 U1 RU 48107U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- potential
- distribution
- generator
- semiconductor structure
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 6
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 235000019646 color tone Nutrition 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области микроэлектроники и может быть использована для бесконтактного определения распределения уровней электрического потенциала на поверхности полупроводниковой структуры (ППС). Техническая задача: повышение чувствительности измерений и надежности сохранения контролируемого образца. Для ее решения в информационно-измерительную систему (ИИС) контроля ППС, содержащую генератор управляющего воздействия (ГУВ) и сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ), оснащенный предметным столиком для помещения исследуемого образца полупроводниковой структуры, блоком потенциального контраста и анализатором распределения электрического потенциала на поверхности исследуемого образца, вносятся следующие изменения: в качестве ГУВ установлен генератор логического напряжения, выходные каналы которого присоединены к соответствующим электрическим входам исследуемого образца; в качестве СЗМ установлен атомно-силовой микроскоп, блок потенциального контраста которого выполнен по схеме Кельвин-моды. ИИС обеспечивает возможность неразрушающего контроля образцов ППС, выполненных с диэлектрическим защитным слоем толщиной не менее 500 нм.The utility model relates to the field of microelectronics and can be used for non-contact determination of the distribution of levels of electric potential on the surface of a semiconductor structure (PPS). Technical task: increasing the sensitivity of measurements and the reliability of the preservation of the controlled sample. To solve it, in the information-measuring system (IMS) of the faculty monitoring, containing the control action generator (GUV) and a scanning probe microscope (SPM) equipped with a stage for placing the studied sample of the semiconductor structure, a potential contrast unit and an analyzer of the distribution of electric potential on the surface of the studied of the sample, the following changes are made: a logic voltage generator is installed as the GUV, the output channels of which are connected to the corresponding electric eral inputs of the test sample; an atomic force microscope is installed as the SPM, the potential contrast unit of which is made according to the Kelvin mode scheme. IIS provides the possibility of non-destructive testing of PPP samples made with a dielectric protective layer with a thickness of at least 500 nm.
Description
Полезная модель относится к области микроэлектроники и может быть использована для бесконтактного определения распределения уровней электрического потенциала на поверхности исследуемой полупроводниковой структуры (ППС). Наиболее эффективно ее использовать при контроле топологии и функциональной схемы контролируемой ППС.The utility model relates to the field of microelectronics and can be used for non-contact determination of the distribution of levels of electric potential on the surface of the investigated semiconductor structure (SPS). It is most efficiently used to control the topology and functional diagram of controlled faculty.
Известна информационно-измерительная система (ИИС) контроля ППС, содержащая генератор логических сигналов и корреляционный анализатор выходной функции исследуемой ППС, подключенные к логическому входу и выходу указанной ППС соответственно (см., например, US 20030056149, Н 02 Н 3/05, 2003).Known information-measuring system (IMS) monitoring PPP, containing a logical signal generator and a correlation analyzer of the output function of the studied PPP, connected to the logical input and output of the specified PPP, respectively (see, for example, US 20030056149, N 02 N 3/05, 2003) .
Использование этой ИИС не обеспечивает наглядного представления о конкретной структуре анализируемого образца, что неприемлемо, например, при выявлении неисправного участка микросхемы.The use of this IMS does not provide a clear idea of the specific structure of the analyzed sample, which is unacceptable, for example, when identifying a faulty section of the chip.
Известна также ИИС контроля ППС, содержащая перестраиваемый по длине волны источник монохроматического регулируемого и модулированного излучения, датчик фотоЭДС, элемент формирования пространственно ограниченного потока, оптическую систему и систему регистрации и управления (US 4333051, G 01 R 31/26, 1982). Ее принцип действия заключается в определении диффузионной длины неосновных носителей заряда, что для контроля ППС с неизвестными топологией и выполняемыми логическими функциями элементов неприемлемо (измеряемый параметр не содержит информации о данных характеристиках).Also known is an IMS for monitoring PPS, containing a tunable wavelength source of monochromatic controlled and modulated radiation, a photo emf sensor, an element for the formation of a spatially limited flow, an optical system and a registration and control system (US 4333051, G 01 R 31/26, 1982). Its principle of operation is to determine the diffusion length of minority charge carriers, which is unacceptable for controlling faculty with unknown topology and logical functions performed (the measured parameter does not contain information about these characteristics).
Для исследования топологии ППС и уровней электрического потенциала на ее поверхности используют ИИС, содержащую установленные с возможностью воздействия на исследуемый образец ППС источники оптического и электрического поля высокой мощности, сканирующий растровый To study the topology of PPS and the levels of electric potential on its surface, an IIS is used that contains sources of optical and electric fields of high power that are installed with the possibility of influencing the studied PPS sample
(электронный) микроскоп и анализатор распределения поверхностного потенциала на участках ППС. Источник электрического поля оснащен электронным зондом, обеспечивающим воздействие на исследуемый образец пучком электронов с различными значениями энергии в диапазоне, превышающем энергию возбуждения характеристической линии рентгеновского излучения (RU 1436785, H 01 L 21/66, 2000). Источник оптического излучения может быть выполнен из расчета облучения поверхности ППС модулированным монохроматическим излучением на разных длинах волн; при этом анализатор распределения поверхностного потенциала выполнен с возможностью измерения фотоЭДС, наведенной на различных участках ППС (RU 2077754, H 01 L 21/66, 1997).(electron) microscope and analyzer of the distribution of surface potential in the areas of the faculty. The electric field source is equipped with an electronic probe that provides an impact on the sample under study by an electron beam with different energy values in the range exceeding the excitation energy of the characteristic x-ray line (RU 1436785, H 01 L 21/66, 2000). The optical radiation source can be performed by calculating the irradiation of the surface of the PPS with modulated monochromatic radiation at different wavelengths; while the analyzer of the distribution of the surface potential is made with the possibility of measuring the photo-emf induced in different parts of the faculty (RU 2077754, H 01 L 21/66, 1997).
Однако способы контроля, лежащие в основе функционирования данных устройств, являются разрушающими из-за возможности повреждения контролируемого образца под действием внешнего электрического поля высокой мощности. Кроме того, указанные устройства неприемлемы для исследования образцов, покрытых защитным диэлектрическим слоем.However, the control methods that underlie the functioning of these devices are destructive due to the possibility of damage to the sample under the influence of an external electric field of high power. In addition, these devices are unacceptable for the study of samples coated with a protective dielectric layer.
Наиболее близкой к заявляемой является ИИС контроля ППС, содержащая генератор управляющего воздействия и сканирующий зондовый микроскоп, оснащенный предметным столиком для помещения исследуемого образца полупроводниковой структуры, блоком потенциального контраста и анализатором распределения электрического потенциала на поверхности исследуемого образца. В качестве генератора управляющего воздействия установлен генератор оптического импульсного излучения с возможностью освещения исследуемого образца, в качестве сканирующего зондового микроскопа использован электронный микроскоп в режиме потенциального контраста (RU 2134468, H 01 L 21/66, 1999).Closest to the claimed is the IMS control PPS, containing a control generator and a scanning probe microscope equipped with a stage for placing the test sample of a semiconductor structure, a potential contrast unit and an analyzer of the distribution of electric potential on the surface of the test sample. An optical pulse generator with the possibility of illuminating the test sample was installed as a control action generator, and an electron microscope in the potential contrast mode was used as a scanning probe microscope (RU 2134468, H 01 L 21/66, 1999).
Однако способ контроля, реализуемый прототипной ИИС, является разрушающим из-за действия пучка электронов высокой плотности и электрической мощности на поверхность исследуемого образца при электронной микроскопии. Кроме того, прототипная ИИС нечувствительна при исследовании However, the control method implemented by the prototype IMS is destructive due to the action of a high-density electron beam and electric power on the surface of the test sample by electron microscopy. In addition, the prototype IMS is insensitive in the study
образцов ППС с защитным диэлектрическим слоем на их поверхности. В этом случае защитный слой необходимо удалить, что приводит к изменению структуры образца.PPS samples with a protective dielectric layer on their surface. In this case, the protective layer must be removed, which leads to a change in the structure of the sample.
Техническая задача предлагаемой ИИС заключается в повышении чувствительности измерений и надежности сохранения контролируемого образца.The technical task of the proposed IMS is to increase the sensitivity of measurements and the reliability of the preservation of the controlled sample.
Решение указанной технической задачи заключается в том, что в ИИС для контроля ППС, содержащую генератор управляющего воздействия и сканирующий зондовый микроскоп, оснащенный предметным столиком для помещения исследуемого образца полупроводниковой структуры, блоком потенциального контраста и анализатором распределения электрического потенциала на поверхности исследуемого образца, вносятся следующие изменения:The solution to this technical problem lies in the fact that in the IMS for monitoring the teaching staff, which contains a control generator and a scanning probe microscope equipped with a stage for placing a test sample of a semiconductor structure, a potential contrast unit and an electric potential distribution analyzer on the surface of the test sample, the following changes are made :
1) в качестве генератора управляющего воздействия установлен генератор логического напряжения;1) a logic voltage generator is installed as a control action generator;
2) выходные каналы генератора управляющего воздействия присоединены к соответствующим электрическим входам исследуемого образца;2) the output channels of the control action generator are connected to the corresponding electrical inputs of the test sample;
3) в качестве сканирующего зондового микроскопа установлен атомно-силовой микроскоп (АСМ);3) an atomic force microscope (AFM) is installed as a scanning probe microscope;
4) блок потенциального контраста АСМ выполнен по схеме Кельвин-моды.4) the AFM potential contrast block is made according to the Kelvin mode scheme.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении вместо электронного микроскопа использован АСМ, работа которого не сопровождается облучением поверхности исследуемого образца разрушающим ее высокоэнергетическим пучком электронов. Другое следствие изъятия высокоэнергетического воздействия пучком электронов заключается в устранении искажения этим воздействием распределения детектируемого электрического сигнала. Этим и достигается резкое повышение чувствительности измерений, вплоть до возможности их проведения через толстый (до Thus, in the proposed technical solution, instead of an electron microscope, an AFM was used, the operation of which is not accompanied by irradiation of the surface of the test sample with a high-energy electron beam destroying it. Another consequence of the removal of the high-energy effect by the electron beam is the elimination of distortion by this effect of the distribution of the detected electrical signal. This achieves a sharp increase in the sensitivity of measurements, up to the possibility of conducting them through a thick (up to
1000 нм) слой диэлектрика, что имеет следствием обеспечение неразрушающего контроля изменения распределения уровней логического потенциала на поверхности образца под действием входного логического сигнала.1000 nm) dielectric layer, which has the consequence of providing non-destructive testing of changes in the distribution of the levels of the logical potential on the surface of the sample under the action of the input logical signal.
Неочевидность использования АСМ по предлагаемому назначению подтверждается также тем, что известной областью использования АСМ является исследование распределения зарядов по поверхности пассивного образца с субмикронным разрешением (см., например: В.Миронов. Основы сканирующей зондовой микроскопии, т.2, М., «Техносфера», 2004, с.81-128; Методология СЗМ: руководство пользователя, М., НИИФП, 2004). В заявляемом же способе испытуемый образец является активным, так как в его рабочем слое содержатся заряженные элементы, при этом распределением значения зарядов на данных элементах управляют с помощью внешних сигналов, которые подают на исследуемую ППС в реальных условиях ее работы. Этим обеспечивается получение информации для идентификации топологии неизвестной ППС и функций входящих в нее логических элементов.The non-obviousness of the use of AFM for the proposed purpose is also confirmed by the fact that a known field of use of AFM is the study of charge distribution over the surface of a passive sample with submicron resolution (see, for example: V. Mironov. Fundamentals of scanning probe microscopy, vol. 2, M., “Technosphere ", 2004, p.81-128; SPM methodology: user manual, M., NIIIFP, 2004). In the claimed method, the test sample is active, since its working layer contains charged elements, while the distribution of the charge values on these elements is controlled by external signals that are supplied to the studied PPS in real conditions of its operation. This ensures that information is obtained to identify the topology of the unknown faculty and the functions of its logical elements.
Для повышения информативности контроля дополнительно определяют распределение значений уровней логического потенциала относительно заданного направления сканирования. Эта возможность предоставляется программируемым блоком обработки и регистрации полученной информации, входящим в состав АСМ.To increase the information content of the control, the distribution of the values of the levels of logical potential relative to a given scanning direction is additionally determined. This feature is provided by a programmable unit for processing and recording received information, which is part of the AFM.
Включение АСМ по схеме Кельвин-моды необходимо не только для обеспечения потенциального контраста, но и абсолютных значений разности измеряемых потенциалов, в связи с чем не требуется калибровки ИИС.В отличие от электронной микроскопии, детали структуры ППС здесь получают в виде топографических АСМ-изображений. Кроме того, дается прямая привязка получаемых профилей напряжения к деталям структуры.The inclusion of the AFM according to the Kelvin-mode scheme is necessary not only to ensure potential contrast, but also the absolute values of the difference of the measured potentials, and therefore calibration of the IMS is not required. In contrast to electron microscopy, the details of the structure of the SPS are obtained in the form of topographic AFM images. In addition, a direct binding of the resulting voltage profiles to the details of the structure is given.
Для удобства эксплуатации ИСС дополнительно содержит блок хранения и регистрации информации, при этом первый вход которого связан с выходом генератора управляющего воздействия, второй вход связан с электрическим выходом исследуемого образца, а третий вход связан с выходом анализатора распределения электрического потенциала на поверхности исследуемого образца.For the convenience of operation, the ASC additionally contains a unit for storing and recording information, the first input of which is connected to the output of the control action generator, the second input is connected to the electrical output of the test sample, and the third input is connected to the output of the electric potential distribution analyzer on the surface of the test sample.
На фиг.1 приведена схема предлагаемой ИИС; на фиг.2 представлены микрофотография и диаграмма распределения значений поверхностного потенциала при контроле образца ППС к примеру 1; в табл.1 приведены зависимость значения выходного сигнала ИИС от толщины слоя диэлектрического покрытия образца ППС.Figure 1 shows a diagram of the proposed IMS; figure 2 presents a micrograph and a distribution diagram of the values of the surface potential during the control of a sample of the teaching staff for example 1; Table 1 shows the dependence of the value of the IMS output signal on the thickness of the dielectric coating layer of the PPS sample.
ИИС контроля ППС содержит генератор 1 управляющего воздействия и атомно-силовой микроскоп (АСМ), настроенный в режиме потенциального контраста по схеме Кельвин-моды. В качестве генератора 1 использован генератор логического напряжения типа ГЛС 16 В. В состав АСМ входят предметный столик 2, на котором помещена исследуемая ППС 3, кантилевер 4 с жестко закрепленным на нем коническим зондом 5, выполненные с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости с помощью пьезоэлектрических двигателей 6 и 7, подключенных к выходу генератора 8 развертки зонда 5 о горизонтальной плоскости, пьезоэлектрический двигатель 9, установленный с возможностью перемещения зонда 5 перпендикулярно поверхности ППС по сигналу с выхода оптико-позиционной системы, включающей последовательно оптически или электрически соединенные полупроводниковый лазерный источник 10 излучения, направленного на зонд 5, отражатель 11 излучения от зонда 5, квадрантный фотодетектор 12, дифференциальный оптико-электронный преобразователь 13, и управляющий узел 14. В зависимости от модификации АСМ, управляющий узел 14 может быть выполнен на базе операционного усилителя, компаратора, контроллера и т.п. Он находится в цепи отрицательной обратной связи. При этом вход управляющего узла 14 подключен к выходу дифференциального The IPS control PPS contains a control action generator 1 and an atomic force microscope (AFM) configured in the potential contrast mode according to the Kelvin-mode scheme. As the generator 1, a logical voltage generator of the GLS type 16 V was used. The AFM includes a stage 2, on which the studied PPS 3 is placed, a cantilever 4 with a conical probe 5 rigidly fixed on it, made with the possibility of moving in a horizontal plane using piezoelectric motors 6 and 7, connected to the output of the generator 8 of the scanning probe 5 on a horizontal plane, a piezoelectric motor 9 installed with the ability to move the probe 5 perpendicular to the surface of the faculty according to the signal the output of the optical positional system, including a series of optically or electrically connected semiconductor laser radiation source 10 directed to the probe 5, the radiation reflector 11 from the probe 5, a quadrant photodetector 12, a differential optical-electronic converter 13, and a control unit 14. Depending on the modification AFM, the control unit 14 can be performed on the basis of an operational amplifier, comparator, controller, etc. It is in the negative feedback circuit. The input of the control node 14 is connected to the output of the differential
оптико-электронного преобразователя 13 через элемент сравнения 15 для выделения сигнала рассогласования выхода преобразователя 13 и опорного (заданного) напряжения Us. Выходные каналы генератора 1 логического напряжения подключены к соответствующим электрическим входам исследуемого образца 3. Выход узла 14 электрически соединен с пьезодвигателем 9 для осуществления управления перемещением зонда 5 в вертикальной плоскости по сигналу обратной связи оптико-позиционной системы. В конструкцию АСМ входят также генератор 16 переменного напряжения и анализатор 17 распределения электрического потенциала на поверхности исследуемой ППС 3. Выход генератора 16 подключен к зонду 5 и к первому входу анализатора 17, выполненного по дифференциальной схеме. Ко второму входу анализатора 17 подключен выход оптико-электронного преобразователя 13. Выход анализатора 17 подключен к первому входу блока 18 хранения и регистрации информации, реализованного на базе персонального компьютера. Второй вход блока 18 связан с электрическим выходом исследуемого образца ППС. Третий вход блока 18 подключен к выходу генератора 1 управляющего воздействия.the optoelectronic converter 13 through the comparison element 15 to highlight the output signal of the mismatch of the converter 13 and the reference (predetermined) voltage U s . The output channels of the logic voltage generator 1 are connected to the corresponding electrical inputs of the test sample 3. The output of the node 14 is electrically connected to the piezoelectric motor 9 to control the movement of the probe 5 in the vertical plane by the feedback signal of the optical positioning system. The design of the AFM also includes an alternating voltage generator 16 and an electric potential distribution analyzer 17 on the surface of the investigated PPS 3. The output of the generator 16 is connected to the probe 5 and to the first input of the analyzer 17, made according to the differential circuit. The output of the optoelectronic converter 13 is connected to the second input of the analyzer 17. The output of the analyzer 17 is connected to the first input of the information storage and registration unit 18 implemented on the basis of a personal computer. The second input of block 18 is connected to the electrical output of the studied PPP sample. The third input of block 18 is connected to the output of the generator 1 of the control action.
Представленный на фиг.1 испытуемый образец ППС 3 содержит заряженные полупроводниковые элементы, расположенные на участках 19, 20 и 21, и сэндвич-участки 22, включающие слои металла и диэлектрика.Presented in figure 1, the test sample PPS 3 contains charged semiconductor elements located in sections 19, 20 and 21, and sandwich sections 22, including layers of metal and dielectric.
ИИС работает следующим образом.IIS works as follows.
Генератор 8 с помощью пьезодвигателей 6 и 7 осуществляет развертку зонда 5 в горизонтальной плоскости. При этом при изменении силы атомного взаимодействия между поверхностью исследуемого образца 3 и зондом 5 кантилевер 4 отклоняется от положения равновесия, что регистрируется и отслеживается оптико-позиционной системой АСМ следующим образом. Отраженный от кантилевера 4 луч лазера 10 смещается относительно центра квадрантного фотодетектора 12 и определяется по относительному изменению освещенности верхней и нижней половинок фотодетектора 12. Это фиксируется преобразователем 13, сравнивается с помощью Generator 8 using piezoelectric motors 6 and 7 scans the probe 5 in the horizontal plane. In this case, when the strength of the atomic interaction between the surface of the test sample 3 and probe 5 changes, the cantilever 4 deviates from the equilibrium position, which is recorded and monitored by the AFM optical positional system as follows. The laser beam 10 reflected from the cantilever 4 is shifted relative to the center of the quadrant photodetector 12 and is determined by the relative change in the illumination of the upper and lower halves of the photodetector 12. This is recorded by the converter 13, compared using
элемента сравнения 15 с заданным значением Us и преобразуется в соответствии с алгоритмом управляющего устройства 14 в сигнал, управляющий работой пьезодвигателя 9 из расчета компенсации рассогласования.the comparison element 15 with a given value of U s and is converted in accordance with the algorithm of the control device 14 into a signal that controls the operation of the piezoelectric motor 9 from the calculation of the mismatch compensation.
Для создания потенциального контраста по схеме Кельвин-моды между зондом 5 и поверхностью исследуемого образца 3 приложено переменное напряжение с частотой собственных колебаний кантилевера 4 с помощью генератора 16. При этом на образец 3 подается компенсирующее постоянное напряжение, формируемое анализатором 17, работающим по схеме дифференциального усиления сигналов, снимаемых с выходов блоков 13 и 16. Управление распределением уровней электрического потенциала на поверхности исследуемого образца производят с помощью генератора 1 логического напряжения.To create a potential contrast according to the Kelvin mode scheme, an alternating voltage is applied between the probe 5 and the surface of the test sample 3 with the natural frequency of the cantilever 4 using the generator 16. At the same time, a compensating direct voltage generated by the analyzer 17 operating according to the differential amplification scheme is applied to the sample 3 signals taken from the outputs of blocks 13 and 16. The distribution of the levels of electric potential on the surface of the test sample is controlled using a generator 1 stress.
В данном примере три вида информационных сигналов о входных и выходных параметрах ИИС-распределении поверхностного потенциала (микрофотографии рельефа поверхности, соответствующие им уровни поверхностного потенциала и графики распределения значений поверхностного потенциала) и значении логических сигналов на входе и выходе образца ППС 3 - учитываются и регистрируются компьютером блока 18.In this example, three types of information signals about the input and output parameters of the IIS distribution of the surface potential (micrographs of the surface topography, the levels of the surface potential and the distribution graphs of the surface potential corresponding to them) and the value of the logical signals at the input and output of the SPS 3 sample are taken into account and recorded by a computer block 18.
Результаты работы ИИС иллюстрируются следующими примерами.The results of the IMS are illustrated by the following examples.
ПРИМЕР 1. Исследуют полупроводниковую структуру микросхемы К573РФ2 {репрограммируемое постоянное запоминающее устройство, выполненное по КМОП-технологии с «плавающим» затвором). Данная микросхема содержит полупроводниковую подложку с расположенными на ней областями базовых элементов (транзисторов), и последовательно сформированными слоями поликремния, в котором выполнены затворы к транзисторам, диэлектрика, металлической разводки и 500 нм защитного диэлектрического покрытия. Испытания проводят с помощью ИИС фиг.1 при различных сочетаниях значений логических входных сигналов, подаваемых генератором 1 на 8 входов испытуемой микросхемы. Как видно из EXAMPLE 1. Investigate the semiconductor structure of the chip K573RF2 (reprogrammable read-only memory made by CMOS technology with a "floating" gate). This microcircuit contains a semiconductor substrate with regions of basic elements (transistors) located on it, and sequentially formed polysilicon layers, in which gates to transistors, dielectric, metal wiring, and a 500 nm protective dielectric coating are made. The tests are carried out using the IIS of figure 1 with various combinations of the values of the logical input signals supplied by the generator 1 to 8 inputs of the tested microcircuit. As seen from
микрофотографии потенциального контраста уровней логического потенциала на поверхности исследуемого участка микросхемы (фиг.2а), данный участок площадью 40×40 мкм содержит 12 элементов схемы, в каждом из которых различаются области подзатворного заряда и их логическое состояние (логические «0» или «1»). Так, например, по темной окраске подзатворной области 1 можно судить о соответствии ее состояния логическому «0»; светлая окраска подзатворной области 2 свидетельствует о ее состоянии, соответствующем логической «1». Соответствие между тонами окраски микрофотографии и числовыми значениями поверхностного потенциала в Вольтах (В) представлено на шкале контрастности фиг.2б.micrographs of the potential contrast of the levels of the logical potential on the surface of the investigated area of the microcircuit (Fig. 2a), this area of 40 × 40 μm contains 12 circuit elements, each of which distinguishes the regions of the gate charge and their logical state (logical “0” or “1” ) So, for example, by the dark color of the gate region 1, one can judge the correspondence of its state to a logical “0”; the light color of the gate region 2 indicates its state corresponding to the logical “1”. The correspondence between the color tones of the micrograph and the numerical values of the surface potential in Volts (B) is presented on the contrast scale of FIG.
Участок фиг.2а дополнительно исследован вдоль линии сканирования mn. Результаты представлены на диаграмме фиг.2в. Как видно из диаграммы, в данном примере подзатворной области логического нуля соответствует значение поверхностного потенциала -1,4 В, а логической единице соответствует значение поверхностного потенциала +0,8 В (дифференциал между логическими «1» и «0» составляет 2,2 В).The plot of FIG. 2a is further examined along the scan line mn. The results are presented in the diagram of FIG. As can be seen from the diagram, in this example, the gate zero region corresponds to a surface potential value of -1.4 V, and the logical unit corresponds to a surface potential value of +0.8 V (the differential between logical “1” and “0” is 2.2 V )
ПРИМЕР 2. С помощью ИИС фиг.1 исследуют ППС, включающую кремниевую подложку n-типа проводимости, на которой сформирована алюминиевая шина, снабженная контактами для подключения к внешней электрической цепи, включающей сопротивление нагрузки. Подложка и шина покрыты защитным слоем диэлектрика SiO2 толщиной от 100 до 1000 нм у различных образцов. В качестве контрольного образца испытана ППС без защитного покрытия. Испытания проведены при значении входного напряжения 0,5 В.EXAMPLE 2. Using the IIS of FIG. 1, the PPS is investigated, including an n-type silicon substrate, on which an aluminum bus is formed, equipped with contacts for connection to an external electric circuit, including the load resistance. The substrate and the bus are coated with a protective layer of SiO 2 dielectric with a thickness of 100 to 1000 nm for various samples. PPP without protective coating was tested as a control sample. The tests were carried out at an input voltage of 0.5 V.
Результаты приведены в табл.1. Как видно из таблицы, в отсутствии защитного диэлектрического покрытия значение поверхностного потенциала равно напряжению входного сигнала. При исследовании образцов, покрытых слоем диэлектрика различной толщины, наблюдаются следующие значения выходного сигнала:The results are shown in table 1. As can be seen from the table, in the absence of a protective dielectric coating, the value of the surface potential is equal to the voltage of the input signal. In the study of samples coated with a dielectric layer of various thicknesses, the following output signal values are observed:
Из данного примера видно, что предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность неразрушающего контроля ППС при толщине защитного диэлектрического слоя не менее 500 нм.From this example it is seen that the proposed technical solution provides the possibility of non-destructive testing of the faculty with a thickness of the protective dielectric layer of at least 500 nm.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели обеспечивает чувствительность измерений, достаточную для контроля образцов ППС, поверхность которых покрыта защитным диэлектрическим слоем, что имеет следствием обеспечение неразрушающего контроля данного класса образцов ППС.Thus, the use of the proposed utility model provides a measurement sensitivity sufficient to control PPS samples, the surface of which is covered with a protective dielectric layer, which results in non-destructive testing of this class of PPS samples.
Техническим результатом, производным от достигнутого, является наглядность представления результатов контроля в виде микрофотографий потенциального контраста и диаграмм распределения значений поверхностного потенциала, что позволяет судить о логических состояниях базовых элементов ППС при соответствующем входном воздействии. Важным достижением новой ИИС является также проведение измерений при реальной природе входного управляющего воздействия.The technical result, which is derived from what has been achieved, is the visualization of the presentation of the control results in the form of micrographs of potential contrast and distribution diagrams of the surface potential values, which allows us to judge the logical states of the basic elements of the faculty with the corresponding input exposure. An important achievement of the new IMS is also taking measurements with the real nature of the input control action.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005100081/22U RU48107U1 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | INFORMATION AND MEASURING SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR STRUCTURE CONTROL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005100081/22U RU48107U1 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | INFORMATION AND MEASURING SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR STRUCTURE CONTROL |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU48107U1 true RU48107U1 (en) | 2005-09-10 |
Family
ID=35848547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005100081/22U RU48107U1 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | INFORMATION AND MEASURING SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR STRUCTURE CONTROL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU48107U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2329945C1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-07-27 | ФГУП "Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина" | Device to form nano-sized objects |
-
2005
- 2005-01-11 RU RU2005100081/22U patent/RU48107U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2329945C1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-07-27 | ФГУП "Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина" | Device to form nano-sized objects |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6407560B1 (en) | Thermally-induced voltage alteration for analysis of microelectromechanical devices | |
| TWI392867B (en) | Fault analysis method and fault analysis device | |
| JP4683869B2 (en) | Semiconductor device failure diagnosis method and apparatus | |
| US20070126458A1 (en) | Methods and systems for determining one or more properties of a specimen | |
| CN113466650B (en) | Positioning device and method for detecting hard defect fault point of semiconductor device | |
| JP2013072843A (en) | Semiconductor inspection method and semiconductor inspection device | |
| US20200124635A1 (en) | Heterodyne atomic force microscopy device, method and lithographic system | |
| KR20190057271A (en) | Semiconductor device inspection method and semiconductor device inspection apparatus | |
| CN114414969B (en) | Device and method for measuring nanoscale minority carrier diffusion coefficient of semiconductor materials | |
| US5150043A (en) | Apparatus and method for non-contact surface voltage probing by scanning photoelectron emission | |
| NIKAWA | Laser-SQUID microscopy as a novel tool for inspection, monitoring and analysis of LSI-chip-defects: Nondestructive and non-electrical-contact technique | |
| RU48107U1 (en) | INFORMATION AND MEASURING SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR STRUCTURE CONTROL | |
| Hall et al. | Compressive current response mapping of photovoltaic devices using MEMS mirror arrays | |
| JP2005134196A (en) | Non-destructive analysis method and non-destructive analysis device | |
| CN102662096A (en) | Method for measuring surface photovoltage of semiconductor material | |
| CN100510767C (en) | Inspection method and device of using scan laser SQUID microscope | |
| JP5296751B2 (en) | Sample inspection apparatus and method of creating absorption current image | |
| CN116990728A (en) | A three-dimensional diagnostic method for integrated circuits based on NV color centers | |
| US7788732B2 (en) | Method and apparatus for two-dimensional profiling of doping profiles of a material sample with scanning capacitance microscope | |
| Sergeev et al. | Measuring Complex for the Diagnostics of the Quality of Light–Emitting Heterostructures According to Photoelectric and Optical Responses Under Local Photoexcitation | |
| JPH02194541A (en) | Optical prober | |
| JP3766261B2 (en) | Measuring method and measuring apparatus using scanning capacitance microscope | |
| US20240255571A1 (en) | Methods and techniques for determining when a probe tip is proximate to or in contact with a sample surface | |
| JP2648947B2 (en) | Inspection equipment for semiconductor devices | |
| JP5333150B2 (en) | Electrostatic analysis method and electrostatic analysis apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20070112 |