用于在半导体器件中产生电连接的大多数金属迹线开始寿命作为稍后图案化和蚀刻的橡皮金属膜以在装置的元件之间产生导电连接。
R50四点探针接近导电层的表面。图片来源:KLA Instruments
为了最大限度地提高器件性能，晶圆在薄膜金属厚度和薄片电阻方面的均匀性至关重要。这篇文章概述了解放军的仪器™Filmetrics®R50四探针和涡流(EC)技术的金属薄膜测量，以及讨论如何将R50片电阻图转换成薄膜厚度图。
四探针测量技术
4PP技术已在使用过多的世纪，由于其准确性和简单性而仍然受欢迎。在四点探针设计中，电流在与导电表面接触的两个引脚之间传输，而在两个附加销之间也与表面接触之间测量电压，如图1所示。
通常，引脚的排列是一个正方形或线性阵列，本文的讨论集中在R50探针使用的线性阵列。
大部分的应用,传统的测量配置(图1(左),但是另一种配置(图1右)可以用于测量的R50双重配置方法在当前的情况下聚集在影片的边缘,或修正针间距变化。这里详细介绍的测量结果仅使用了标准配置。
图1所示。标准（左）和备用（右）线性配置的四点探针引脚原理图。替代配置用作R50双配置测量方法的一部分，该方法通常用于胶片边缘处的当前挤在胶片处的情况下或当销间距变化需要校正时。图片来源:KLA Instruments
涡流测量技术
EC技术测量通过施加的交变磁场在导电层中产生的涡流量，如图2所示。通过线圈的时变驱动电流在线圈周围产生时变的主磁场。
当探头线圈靠近导电表面时，导电材料内部会产生时变(涡流)电流。这些涡流产生它们自己的时变二次磁场，与线圈配对，产生信号相对于样品的薄片电阻的变化。
增加层内电导率的直接结果是更大的涡流感应和更大的驱动线圈的实阻抗和虚阻抗的变化。
图2。涡电流（EC）技术通过线圈产生时变电流，该线圈在导电层中产生时间变化的涡流。这些时间变化涡流反过来产生一种磁场，该磁场改变驱动线圈的阻抗，这与层的薄层电阻成反比。图片来源:KLA Instruments
R50薄层电阻数据分析和可视化
当4PP或EC测量生成并计算薄层电阻（RS），对于每个方法，类似地管理R50数据。根据用户偏好，可以直接导出薄层电阻值，或者数据可以利用RSMapper软件中的转换功能更改为胶卷厚度：
Rs =ρ/ t
其中ρ是电阻率，t是薄膜厚度。
图3中的图像显示了2 μ m标称厚度铝膜的薄片电阻图和薄膜厚度图。从薄片电阻数据(图3，左)，使用标称电阻率(图3，中心)将数据转换成薄膜厚度的地图(图3，右)。
以薄膜厚度图的形式显示数据对于许多应用来说更合适，更有视觉意义。
RSMapper软件还提供差异映射，其中从两个特定晶片映射的数据被绘制为单个映射，显示它们之间的差异。该特征对于评估蚀刻或抛光过程之前和之后的薄层电阻特别有用。
图3。图中有一个厚为2µm的铝层用于表阻(左)。RsMapper软件可以通过薄膜厚度的推导(中)来生成导出的薄膜厚度图(右)。厚度图显示出一个偏心丘，这可能是由于沉积体系中的偏移。其他可能的原因包括晶圆与金属目标的不对齐或晶圆的轻微倾斜，这也会产生类似的图案。图片来源:KLA Instruments
选择合适的技巧
R50-4PP的最大薄层电阻为200MΩ/平方米，这使其成为最薄的金属薄膜。对于极厚的金属薄膜，电压降（图1中的销2和3之间）的电压降呈现出极小的小。
实际上，这限制了4PP技术的容量，以测量金属薄膜不超过几微米，这取决于金属的电阻率。
对于薄层电阻测量，由于极薄的金属膜产生的最小涡流，EC方法限制为不小于约100nm的金属厚度（或约10Ω/ sq。。
这种限制部分是R50-EC的非常小的光斑尺寸的结果。
在可以使用4PP和EC技术的范围内，通过与样品接触的销可以防止一个确定因子可以防止损坏或污染。推荐EC技术用于这些类型的敏感表面。
如果要测量的薄膜位于可能产生额外涡流的导电衬底上，则建议采用4PP技术，假设绝缘层阻挡了4PP直流电流。
其他金属薄膜的应用
有许多应用需要测量埋在地下或背后的金属层。对于埋地层，任何阻碍4PP和导电层之间接触的非导电层将使4PP技术失效。
当埋设层电阻< 10 Ω/sq时，可以用EC测量埋设层。
对于背面层的应用，如果样品可以面朝下放置在压板上，则可以使用4PP测量这一层。如果不能这样安排，电导技术通常可以通过面朝上的样品进行测量，以区分背面的金属层。
结论
的Fimpetrics R50系列方便测量不同范围的金属层，R50-4PP建议用于更薄的薄膜，由于其更大的电阻和4PP的广泛的测量范围。
R50-EC推荐用于非常厚的薄膜，或需要非接触测量的柔性/软和/或敏感薄膜。大的有效样品间隙也意味着R50可以用于广泛的样品尺寸，除了晶圆或薄平面基板。
对于薄膜应用，KLA仪器组提供了添加解决方案，例如电影化学族，用于测量薄膜厚度和折射率的用于测量膜厚度和自动化工具。
KLA仪器纳米压延系统提供薄膜材料性能的测量和映射，促进断裂韧性和划伤和耐磨性的表征。手写笔分析器和光学分析仪也用于薄膜步高度测量。
图片来源:KLA Instruments
此信息已采购，从KLA Instruments™提供的材料进行审核和调整。欧洲杯足球竞彩
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