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第467章 给星河装上眼睛(2 / 2)

他看着文昭南:“文教授,能不能量一下那条线的实际宽度?”

文昭南点点头,把图像移到一片金属走线密集的区域,调好焦距。

电镜上有刻度,可以手动测量。

他量了一条线,又量了旁边的间距。

“线宽,4.9微米。”他报出数据,“间距,5.1微米。”

吕辰点点头:“看,设计是5微米,做出来是4.9。如果工艺再偏一点,就是4.8,间距就只剩4.7。两条线离得越近,越容易搭上。”

陈光远点了点头:“不错,有了了这个电镜,我们就不用等片子做完,上电测了。以后每一批片子,抽几颗切开来量一量,就知道工艺漂移了多少,是往宽了漂还是往窄了漂。”

吕辰点点头:“这叫工艺监控。”

他顿了顿,又写下第二行字:形貌观察。

“刚才那个击穿点,就是形貌观察。”他指着屏幕上那个焦黑的熔坑,“你们看,这个坑,周围还有烧焦的痕迹。这说明什么?说明击穿的时候,能量很大,瞬间把硅烧化了。”

他又让文昭南把图像移到另一个地方,那里有一条细细的“桥”,连接着两条本该分开的金属线。

“再看这个短路的地方。”他指着那条桥,“不是一整片连在一起,就是一根头发丝那么细的东西搭上了。这种桥是怎么形成的?可能是刻蚀没干净,可能是颗粒掉上去,可能是氧化层长了针孔。”

他抬起头,看着众人。

“不同的缺陷,有不同的形貌特征。通过电镜观察,可以把缺陷分类。是工艺问题,比如刻蚀残留;还是环境问题,比如颗粒污染;还是材料问题,比如位错。”

“分类清楚了,改进的方向就清楚了。”

白板上,他又写下第三行字:断面观察。

“文教授,有没有办法把芯片切开,看断面?”他问。

文昭南想了想:“可以。得先把芯片磨薄,然后用离子减薄,或者用金刚刀切开。需要时间。”

“不用现在做。”吕辰说,“我举个例子。”

他拿起那块煮开的芯片,用手指点了点它的表面。

“咱们现在看芯片,只能看表面。但芯片不是一层,是好多层叠起来的。氧化层、多晶硅、金属层、钝化层……一层摞一层。哪一层出了问题?光看表面看不出来。”

他看向白板,在上面画了一个简单的断面示意图。

一层基底,一层氧化层,一层多晶硅,一层金属,一层钝化层。

“断面一看,什么都清楚了。氧化层厚度够不够,台阶覆盖好不好,金属层有没有断裂,层和层之间有没有空洞。这些东西,决定了你的芯片能不能跑起来、跑多久。”

他又指了指刚才那个击穿点。

“比如刚才那个击穿,如果是栅氧化层太薄,断面上一量就明白。如果是边缘有尖角导致电场集中,断面上一看就看见那个尖角。”

陈光远在旁边点点头:“这个有用。咱们现在做工艺开发,最怕的就是不知道哪儿出问题。一层一层剥,太费劲。能直接看断面,省事多了。”

吕辰笑了笑,然后写下第四行字:成分分析。

“文教授,电镜上能不能做成分分析?”他问。

文昭南点点头:“能。有能谱仪。电子束打上去,激发出X射线。每种元素有自己的特征峰。一测就知道是什么。”

吕辰看向众人。

“有时候你看到芯片上有个颗粒,不知道是什么。是硅?是铝?是灰尘?是光刻胶没洗干净?用眼睛看不出来。”

“有了能谱仪,一打就知道。哦,这个是铁,可能是设备磨下来的;这个是钠,可能是手摸过的;这个是碳,可能是光刻胶残留。”

他顿了顿:“知道是什么,就知道从哪儿来的。铁,查设备有没有磨损;钠,查操作规不规范;碳,查清洗干不干净。这叫溯源。”

白板上,他写下第五行字:电压衬度。

“文教授,电镜能不能在通电的情况下看?”他问。

文昭南愣了一下:“理论上可以。但得有特殊的样品座,把电压引进来。我们没试过。”

吕辰说,“电镜不只能看形貌。如果给芯片通上电,再看,有些地方亮,有些地方暗。为什么?因为电压不同,二次电子的产率就不同。”

他在白板上画了一个简单的电路图。

“如果一条线该亮的地方不亮,说明这条线断了,电压没传过来。如果两条线该暗的地方亮了,说明它们短路了,不该连的连上了。”

他转过身。

“这种方法,对于定位‘开路’和‘短路’非常直观。尤其是多层金属互联的芯片,有时候从上面看是好的,但从电压衬度一看,底下那层根本没通。”

吕辰讲完,最后又道:“这些思路,是我个人的想法,但真要用起来,还得各位慢慢摸索。”

他顿了顿:“陈厂长,我刚才说的这些,大部分是给芯片检测的。但电镜还能干别的,给材料体检。”

他又拿起一块芯片:“材料好不好,不能只看配方,要看做出来之后长什么样。陶瓷烧结有没有气孔?硅片表面有没有划痕?光刻胶涂得匀不匀?这些都要用电镜看。”

他看向文昭南:“文教授,真空所研究薄膜,薄膜致密不致的密,有没有针孔,能不能用电镜看?”

文昭南点头:“能。断面上看得最清楚。”

“那就对了。”吕辰说,“咱们上海试剂总厂送来的光刻胶,涂出来到底匀不匀?咱们半导体所拉出来的硅单晶,表面到底有没有位错?咱们自己烧的陶瓷,致密度到底够不够?这些,都能用电镜看。”

他走回白板前,在那些字

“电镜不只是给芯片‘验尸’的,也是给材料‘体检’的。从源头开始,就把问料掐死。”

车间里又安静了一会儿。

陈光远道:“小吕,你再讲讲,咱们接下来,应该怎么用这双眼睛?”

吕辰沉默了几秒。

他走到白板前,拿起笔,又写了几行字。

工艺监控:每一批片子,抽测关键尺寸,监控工艺漂移。

失效分析:每一个故障芯片,送电镜验尸,分类缺陷,溯源改进。

材料体检:每一种新材料,上电镜看形貌,看断面,看成分,把问题掐死在源头。

技术预研:为2微米、1微米、亚微米做准备,建立测量方法,积累数据。

他放下笔,看着那几行字。

“咱们现在,有了电镜,但不能光看着,要看出门道来。”

“什么叫看出门道?比如说,今天量了一条线,4.9微米。明天量一条,5.1微米。后天量一条,4.8微米。这叫什么?这叫数据。”

“有了数据,就能画图。横轴是时间,纵轴是线宽。点上去,连起来,就能看见——哦,这个月线宽偏小,可能是光刻机需要校准了;那个星期线宽偏大,可能是刻蚀机参数漂了。”

他顿了顿:“这叫统计过程控制。不是等出了问题再改,是看见要出问题了,提前改。”

他又指着“失效分析”那行。

“今天看一个击穿点,是栅氧化层薄了。明天看一个短路点,是刻蚀残留。后天看一个开路点,是金属层断裂。每一个故障,都是一条线索。把线索串起来,就能看见——哦,我们的工艺,薄弱环节在哪儿。”

“看见了薄弱环节,就能集中攻关。攻关完了,再用电镜看,改好了没有?还有没有别的问题?”

他指着“材料体检”那行。

“上海试剂总厂送来的新光刻胶,涂出来匀不匀?半导体所拉的新硅片,表面有没有划痕?咱们自己烧的陶瓷,致密度够不够?这些,都要用电镜看。”

“看完了,告诉人家,匀,可以用;不匀,哪儿不匀,怎么改。这叫反馈。上游知道怎么改,下游就能用上更好的材料。”

最后,他指着“技术预研”那行。

“咱们现在做5微米。接下来,要做2微米。2微米是什么概念?线宽是现在的五分之二。那些现在看不见的缺陷,到时候就能看见了。那些现在能容忍的误差,到时候就不能容忍了。”

“所以,现在就要开始练。用这台300埃的电镜,练怎么看2微米的细节。练怎么量,怎么分类,怎么溯源。等2微米真正上马的时候,我们的眼睛,已经准备好了。”

吕辰讲完,最后道:“这是我个人的一浅见,具体的操作,还是要大家以后慢慢摸索总结。”

陈光远笑道:“小吕谦虚了,你讲得很好,你今天讲的这些,够我们消化一阵子了。”

他看着那台电镜:“这东西,花了大价钱,费了大力气,从设计到制造,两年多。这就是咱们的眼睛。从今天起,咱们就是睁着眼睛干活了。”

车间里响起热烈的掌声。

然后,大家开始凑到电镜前面研究了起来。

文昭南和李总工开始讲解那些旋钮的作用,那些开关的用法。

陈光远站在一旁,看着这一幕,嘴角带着一丝笑意。

星河计划,从今天起,真的有眼睛了。