【正文】 。 3. 飛行時(shí)間式分析儀則是用來分析由短脈衝 (Short Pulses) 產(chǎn)生的二次離子，利用離子加速後進(jìn)入漂流管 (Drift Tube) 中到達(dá)偵測(cè)器所需飛行時(shí)間的差異來分離不同質(zhì)量的離子，質(zhì)量輕的粒子飛行時(shí)間較快，質(zhì)量重的粒子則較慢。此型分析器具有高離子傳輸率，高質(zhì)量數(shù)分析能力以及可進(jìn)行高質(zhì)量解析度分析，此型之分析儀多用於表面成份的分析，尤其是有機(jī)物或高分子的物種分析，但較不適合用於縱深分佈分析。 1116. 應(yīng)用於半導(dǎo)體元件載子濃度偵測(cè)的相關(guān)分析儀器有那些？其分析數(shù)據(jù)的物理意義有何異同？ Ans : 1. X光能譜分析儀(EDS/WDS) 和歐傑電子能譜儀(AES) 電子束入射於固態(tài)材料表面時(shí)會(huì)引發(fā)之一連串彈性及非彈性碰撞，其中除可激發(fā)前述之二次電子和背向散射電子作為掃描式電子顯微鏡的成像之外，另有特性 X光、歐傑電子等訊號(hào)的產(chǎn)生，而各種訊號(hào)皆可作為該固態(tài)材料分析之用。特性 X光和歐傑電子之機(jī)制十分類似，如圖11220所示，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(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。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。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。拉塞福背向散射分析儀具有分析速度快、非破壞性、以及定量時(shí)不需標(biāo)準(zhǔn)品等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用於材料分析上，尤其是半導(dǎo)體材料的分析。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。此技術(shù)乃以一帶能量 ( kV) 的離子束撞擊試片表面，產(chǎn)生離子化的二次粒子，再用質(zhì)量分析儀加以偵測(cè)。圖11255簡(jiǎn)單描述SIMS的分析原理。4. 全反射 X 光螢光分析儀(TXRF) 傳統(tǒng) X 光螢光分析儀 ( Xray Fluorescence Spectrometer, XRF )是利用一X 光束照射試片以激發(fā)試片中的元素，當(dāng)原子自激發(fā)態(tài) ( Excited state )回到基態(tài) ( Ground state )所釋放出的螢光經(jīng)由分光儀分析其能量與強(qiáng)度後，可提供試片中元素的種類與含量。1117. 除本章所描述的各種分析儀器之外，常被用於矽晶片原料檢測(cè)的分析儀器和檢測(cè)項(xiàng)目有那些？ 1. XRD：決定單晶切片的方向（勞厄法）2. AFM：觀察表面細(xì)微結(jié)構(gòu)、磁區(qū)方向分佈、表面粗糙度。四點(diǎn)探針：量測(cè)電阻。1118在IC製程的生產(chǎn)線上的檢測(cè)儀器通常會(huì)有那些?檢測(cè)項(xiàng)目為何?有關(guān)微電子材料的分析技術(shù)可以概分為結(jié)構(gòu)分析(物性)與成份分析(化性)兩大類，常見的儀器計(jì)有光學(xué)顯微鏡 (Optical Microscope, OM)，掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope, SEM)，X光能譜分析儀 (Xray Spectrometry)，穿透式電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscope, TEM)，聚焦式離子束顯微鏡 (Focused Ion beam, FIB)，X光繞射分析儀 (Xray Diffractometer, XRD)，掃描式歐傑電子顯微鏡 (Scanning Auger Microscope, SAM)，二次離子質(zhì)譜儀 (Secondary ion Mass Spectrometry, SIMS)，展阻量測(cè)分析儀 (Spreading Resistance Profiling, SRP)，拉塞福背向散射質(zhì)譜儀 (Rutherford Backscattering Spectrometry, RBS)，和全反射式 X光螢光分析儀 (Total Reflection Xray Fluorescence, TXRF)等十幾種之多，請(qǐng)見下圖。目前在IC工業(yè)中，無論是生產(chǎn)線或一般的分析實(shí)驗(yàn)室中，幾乎隨處可見到光學(xué)顯微鏡，然而對(duì)各類的 IC 元件結(jié)構(gòu)觀察或日常的製程監(jiān)控，最普遍的分析工具仍是掃描式電子顯微鏡；近幾年來，由於元件尺寸微小化 (Device Miniaturization) 的趨勢(shì)已步入深次微米 (Deep SubMicron) 的世代，許多材料微細(xì)結(jié)構(gòu)的觀察都需要高解析度 (Resolution)的影像品質(zhì)，穿透式電子顯微鏡的重要度自然日益提高；但是在進(jìn)行元件故障或製程異常分析時(shí)，往往需要定點(diǎn)觀察或切割局部橫截面結(jié)構(gòu)，以便確認(rèn)異常發(fā)生的時(shí)機(jī)或探討故障的真因，因此聚焦式離子束顯微鏡 (Focused Ion Beam, FIB) 應(yīng)運(yùn)而生，這項(xiàng)分析技術(shù)近五年來蓬勃發(fā)展，提供了定點(diǎn)切割技術(shù) (Precisional Cutting)、自動(dòng)導(dǎo)航定位系統(tǒng) (Auto Navigation System)、和立即蒸鍍和蝕刻 (InSitu Deposition and Etching) 等功能，大大的滿足了各類定點(diǎn)觀察的需求，同時(shí)也帶來了其它像線路修補(bǔ) (Circuit Repair)、佈局驗(yàn)證 (Layout Verification) 等多樣化的功能，使得各類分析的進(jìn)行減少了試片製備的困擾，同時(shí)對(duì)定點(diǎn)分析的能力可提升到 um 以下的水準(zhǔn)。 在成份分析方面，附加在掃描式電子顯微鏡上的 X光能譜分析儀，當(dāng)然是最簡(jiǎn)便的化學(xué)元素分析儀器，其使用率一直也是所有元素分析儀器當(dāng)中最高的；然而因?yàn)橛邢薜膫蓽y(cè)濃度和可偵測(cè)的元素範(fàn)圍，對(duì)微量的成份或表面污染，需借重二次離子質(zhì)譜儀或全反射式 X光螢光分析儀，而對(duì)縱深方向 (Depth Profiling) 的元素分布，則需利用拉塞福背向散射質(zhì)譜儀、掃描式歐傑電子顯微鏡或二次離子質(zhì)譜儀才能完成；此外，若是要對(duì)結(jié)晶材料 (Crystalline Materials) 的晶體結(jié)構(gòu)或原子排列方向作深入的分析，則可以利用X光繞射分析儀或穿透式電子顯微鏡的電子繞射圖樣 (Electron Diffraction Pattern)作進(jìn)一步的研究。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加強(qiáng)對(duì)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(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(cè)分析儀 ( SRP) 、拉塞福背向散射分析儀 (Rutherford Backscattering Spectrometry, RBS) 、全反射 X 光螢光分析儀 ( Totalreflection Xray Fluorescence Spectrometer, TXRF )