【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)為儀器購置成本低、操作簡便、幾乎沒有試片製備的需要，通常在觀察時，直接將試片放置在基座上即可觀察，若為了加強(qiáng)影像的對比，可以變化光源的照射方向，或取部份折射的光線作成暗視野成像，凸顯某種材質(zhì)的對比，或以偏極化光源(Polarizing Illumination) 作為入射粒子束，都有加強(qiáng)對比的效果，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加強(qiáng)對比，甚至以特殊配方的溶液來凸顯某種特定的結(jié)構(gòu)缺陷在半導(dǎo)體材料研究中，對於晶片缺陷的觀察時常用的幾種化學(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，那些可歸類為破壞性分析？那些可歸類為非破壞性分析？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Fig. 8。中間鏡又稱放大鏡，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) 背向散射電子偵測器, (b) 組成影像和位形影像116 X光能譜散佈分析儀和波長散佈分析儀的偵測原理有何異同？何者在半導(dǎo)體材料分析上較為普遍？原因何在？ 波長散佈分析儀的偵測原理為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滿足布拉格定律 ( Bragg39。一般說來，入射能量的最佳選擇為 5 ~ 10 keV 左右，有時則針對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再行討論；而入射電子束的截徑大小會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 埃時其平面解析度並非單純由電子束的直徑大小來決定。 另一個影響解像能的因素是像差，像差的來源大致有四種： 圖1113圖1114圖1115表1111112 試說明目前商用結(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)作用時會激發(fā)出那些二次粒子訊號？相關(guān)的分析儀器有那些？試說明並列舉之。 (1) 光學(xué)顯微鏡 光學(xué)顯微鏡的儀器裝置簡便，其成像原理是利用可見光照射在試片表面造成局部散射或反射來形成不同的對比，然而因?yàn)榭梢姽獾牟ㄩL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觀察，當(dāng)加速電壓增高時，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 (如背向散射電子的數(shù)量增加)，降低影像的對比，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)擾動的狀況，除了可能是儀器本身有問題之外，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，穿透式電子顯微鏡分析主要偵測的資料可分為三種： 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)顯微鏡可見光的波長、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光會有建設(shè)性干涉現(xiàn)象並形成繞射光束被偵測器所偵測。投影鏡主要功能為對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(5000197。由於各元素之能階差不同，因此分析此 X光的能量或波長即可鑑定試片的各個組成元素，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，(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. 扇型磁場式分析儀乃根據(jù)離子的質(zhì)荷比來分離二次離子，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)制十分類似，當(dāng)原子的內(nèi)層電子受到外來能量源 (如：電子束、離子束或者光源等) 的激發(fā)而脫離原子時，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進(jìn)行商用產(chǎn)品分析，在部份元件材去除後，可以同時觀察多層材料的重疊影像，利用電子束的穿透力，同時搭配(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，同時省卻多次進(jìn)出顯微鏡的時間(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，穿透式電子顯微鏡分析主要偵測的