【正文】 十一19那些化學(xué)溶液可以選擇性蝕刻晶片的結(jié)構(gòu)缺陷？:在實(shí)際應(yīng)用上，光學(xué)顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)為儀器購(gòu)置成本低、操作簡(jiǎn)便、幾乎沒(méi)有試片製備的需要，通常在觀察時(shí)，直接將試片放置在基座上即可觀察，若為了加強(qiáng)影像的對(duì)比，可以變化光源的照射方向，或取部份折射的光線(xiàn)作成暗視野成像，凸顯某種材質(zhì)的對(duì)比，或以偏極化光源(Polarizing Illumination) 作為入射粒子束，都有加強(qiáng)對(duì)比的效果，此外，亦可以用化學(xué)溶液選擇性的蝕刻試片表面，造成高低不平的形象來(lái)加強(qiáng)對(duì)比，甚至以特殊配方的溶液來(lái)凸顯某種特定的結(jié)構(gòu)缺陷在半導(dǎo)體材料研究中，對(duì)於晶片缺陷的觀察時(shí)常用的幾種化學(xué)溶液，可觀察疊差 (Stacking Faults, SF)、差排 (Dislocation)、或析出物 (Precipitates)20. 在電子材料分析相關(guān)的各種分析儀器中，那些可歸類(lèi)為破壞性分析？那些可歸類(lèi)為非破壞性分析？Ans：破壞性分析：掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy, SEM)、穿透式電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscopy, TEM) 非破壞性分析：光學(xué)顯微鏡 (Optical Microscopy, OM) 、聚焦式離子束顯微鏡(Focused Ion beam, FIB) 、X光能譜分析儀 (Xray Spectrometry) 、掃描式歐傑電子顯微鏡 (Scanning　Auger　Microscopy, SAM) 、二次離子質(zhì)譜儀 (SIMS) 和展阻量測(cè)分析儀 ( SRP) 、拉塞福背向散射分析儀 (Rutherford Backscattering Spectrometry, RBS) 、全反射 X 被釋出的能量可能以 X光的形式釋出，或者此釋出的能量將轉(zhuǎn)而激發(fā)另一外層電子使其脫離原子。 ，在試片觀察時(shí)擁有方向感(Sense of Wafer Orientation)，利用可傾斜的試片基座，可以變化電子的入射角度，從不同的晶軸方向(Zone Axis)來(lái)確認(rèn)晶體結(jié)構(gòu)(FCC，BCC，HCP…etc.)或化學(xué)組成(WSix，TiSix，x=1，2，…etc.)，參見(jiàn)Fig. 8。中間鏡又稱(chēng)放大鏡，主要功能有二：一為決定放大倍率，另一則為選擇以繞射圖形或顯微影像在螢光幕上顯影。(a) 背向散射電子偵測(cè)器, (b) 組成影像和位形影像116 X光能譜散佈分析儀和波長(zhǎng)散佈分析儀的偵測(cè)原理有何異同？何者在半導(dǎo)體材料分析上較為普遍？原因何在？ 波長(zhǎng)散佈分析儀的偵測(cè)原理為X光入射激發(fā)單晶分析器，此單晶分析器具有特定的晶格排列與 X光發(fā)生繞射作用，在單晶分析器的特定方向中波長(zhǎng)滿(mǎn)足布拉格定律 ( Bragg39。一般說(shuō)來(lái)，入射能量的最佳選擇為 5 ~ 10 keV 左右，有時(shí)則針對(duì)特殊試片的分析需求，如導(dǎo)電性不佳、易受電子束損傷、極小的分析區(qū)域等，而選擇較高或較低的入射能量；至於入射角的部份，將於介紹電子能譜儀時(shí)再行討論；而入射電子束的截徑大小會(huì)影響到歐傑能譜儀的平面解析度，但由於電子進(jìn)入材質(zhì)後的散射效應(yīng)，當(dāng)直徑小於 100 埃時(shí)其平面解析度並非單純由電子束的直徑大小來(lái)決定。 另一個(gè)影響解像能的因素是像差，像差的來(lái)源大致有四種： 圖1113圖1114圖1115表1111112 試說(shuō)明目前商用結(jié)構(gòu)分析儀器，例如：光學(xué)顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、穿透式電顯微鏡、聚焦式離子束顯微鏡、或原子力顯微鏡的解像能，並陳述影響解像能的可能原因。第十一章1. 光束、電子束和離子束與物質(zhì)作用時(shí)會(huì)激發(fā)出那些二次粒子訊號(hào)？相關(guān)的分析儀器有那些？試說(shuō)明並列舉之。 (1) 光學(xué)顯微鏡 光學(xué)顯微鏡的儀器裝置簡(jiǎn)便，其成像原理是利用可見(jiàn)光照射在試片表面造成局部散射或反射來(lái)形成不同的對(duì)比，然而因?yàn)榭梢?jiàn)光的波長(zhǎng)高達(dá) ~ 4000 7000 埃，在解析度 (或謂鑑別率、解像能，係指兩點(diǎn)能被分辨的最近距離) 的考量上自然是最差的。在掃描式電子顯微鏡的分析中，表面的微結(jié)構(gòu)需利用低加速電壓來(lái)觀察，當(dāng)加速電壓增高時(shí)，電子束的穿透力及擴(kuò)散力增大，試片中易產(chǎn)生一些多餘的訊號(hào) (如背向散射電子的數(shù)量增加)，降低影像的對(duì)比，並掩蓋表面的微結(jié)構(gòu)，需用低加速電壓才能取得較佳的影子序 (Z) 有關(guān):Z 15 呈淚滴形 (Teardrop) 15 Z 40 比較像球形(More Spherical) Z 40 呈半球(Hemispherical在實(shí)際應(yīng)用上，掃描式電子顯微鏡的影像可能出現(xiàn)擾動(dòng)的狀況，除了可能是儀器本身有問(wèn)題之外，常是源於操作人員缺乏經(jīng)驗(yàn)，不適當(dāng)?shù)臉悠费u備，或其它如實(shí)驗(yàn)室環(huán)境等外在因素，其型態(tài)及成因可列成如表：(3) 穿透式電顯微鏡根據(jù)電子與物質(zhì)作用所產(chǎn)生的訊號(hào)，穿透式電子顯微鏡分析主要偵測(cè)的資料可分為三種： 1. 即是擷取穿透物質(zhì)的直射電子(Transmitted Electron) 或彈性散射電子 (Elastic Scattering (1) 繞射像差 (Diffraction Aberration)－這是物理光學(xué)的基本限制。商用結(jié)構(gòu)分析儀器影響解像能原因光學(xué)顯微鏡可見(jiàn)光的波長(zhǎng)、介質(zhì)的折射率、NA【 (Numerical Aperature) 表示透鏡系統(tǒng)的解析度和所形成的影像亮度的一組數(shù)值】、肉眼的鑑別率。s Law ) 的 X光會(huì)有建設(shè)性干涉現(xiàn)象並形成繞射光束被偵測(cè)器所偵測(cè)。投影鏡主要功能為對(duì)影像作最後的放大工作，將影像投影於下方之螢?zāi)簧?。Fig. 8 多晶形鈦矽化物的晶粒結(jié)構(gòu)分析(a)平面式觀察發(fā)現(xiàn)有兩種大小不同的晶粒並存，(b)作擇區(qū)繞射的圖樣分析，確認(rèn)小晶粒是C54的多晶相，(c)作擇區(qū)繞射的圖樣分析，確認(rèn)大晶粒亦是C54的結(jié)晶，但是呈規(guī)則的單晶成長(zhǎng)(5000197。由於各元素之能階差不同，因此分析此 X光的能量或波長(zhǎng)即可鑑定試片的各個(gè)組成元素，後者為歐傑電子，此電子同樣具有代表該原子特性的能量，因此分析歐傑電子亦可得到材料的成份組成 2. 拉塞福背向散射儀(RBS) 拉塞福背向散射分析儀在材料分析上的主要應(yīng)用有：(1) 薄膜厚度及組成成份比例的量測(cè)，(2) 分析材料中雜質(zhì)或佈植之摻雜質(zhì)的濃度和縱深分佈，(3) 試片中元素的成份和比例，(4) 晶格結(jié)構(gòu)中差排或不純物的情形，以及 (5) 各層材料或離子佈植之雜質(zhì)因退火處理而發(fā)生的擴(kuò)散現(xiàn)象等等。光螢光分析儀 ( Totalreflection Xray Fluorescence Spectrometer, TXRF )。3. 二次離子質(zhì)譜儀 (SIMS) 二次離子質(zhì)譜儀主要用來(lái)分析固體表面及表面以下30微米(mm)深度內(nèi)的區(qū)域和部份液體樣品的表面。1. 扇型磁場(chǎng)式分析儀乃根據(jù)離子的質(zhì)荷比來(lái)分離二次離子，若為雙聚焦式(Double Focusing) 則增加了靜電分析器 (Electrostatic Analyzer)可提高二次離子的傳輸率(Transmission)。特性 X光和歐傑電子之機(jī)制十分類(lèi)似，當(dāng)原子的內(nèi)層電子受到外來(lái)能量源 (如：電子束、離子束或者光源等) 的激發(fā)而脫離原子時(shí)，原子的外層電子將很快的遷降至內(nèi)層電子的空穴並釋放出兩能階差能量。Fig. 9 應(yīng)用穿透式電子顯微鏡的平面觀察來(lái)進(jìn)行商用產(chǎn)品分析，在部份元件材去除後，可以同時(shí)觀察多層材料的重疊影像，利用電子束的穿透力，同時(shí)搭配(a)明視野影像和(b)暗視野影像相互比較可以得知各層次之間的相對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，不需用傳統(tǒng)的化學(xué)溶液作逐次的層次去除即可一次取得相當(dāng)多的資料，同時(shí)省卻多次進(jìn)出顯微鏡的時(shí)間(Cooling/Heating/Variable Electrical Stressing)的試片基座，即可在顯微鏡內(nèi)同步觀察材料結(jié)構(gòu)的變化。Ans：根據(jù)電子與物質(zhì)作用所產(chǎn)生的訊號(hào)，穿透式電子顯微鏡分析主要偵測(cè)的