《集成电路芯片中功能薄膜层厚度的测定方法》征求意见
近日，由tc38(全国微束分析标准化技术委员会)归口，南方科技大学 、广东省科学院工业分析检测中心 、胜科纳米(苏州)有限公司等单位起草的国家标准计划《微束分析 透射电子显微术 集成电路芯片中功能薄膜层厚度的测定方法》征求意见稿公布，并公开征求意见。截止时间2023年5月5日。
功能薄膜材料及性能是先进集成电路(integrated circuit，ic)制程中非常重要的基础性工艺技术保障。在 si 基芯片、gan 或 sic 为基的宽禁带半导体功率及射频器件芯片、micro-led 等微纳半导体元器件中，各类功能薄膜材料更具有显微结构复杂、化学组成多元的特点。先进集成电路技术已经进入3-5 纳米技术时代。伴随着智能社会的临近以及 5g 技术的普及，未来移动通信、物联网、智能健康医疗、工业物联网和智能驾驶等新兴集成电路产业远景正推动着先进集成电路芯片的智能化、功能化、微型化的技术进程，成为半导体工业目前和未来技术发展的重要趋势和特征。万物互联和器件多功能性造就未来集成电路器件的更多新材料新结构的独特属性。因此，集成电路芯片的纳米结构、高纯材料、微量控制、界面工程等精准规范化分析测试技术成为未来半导体工业健康发展的重要技术关键，这对于新器件研发/量产以及新型器件失效分析都非常重要且意义重大。
透射电子显微术(tem)独特的埃米级高空间分辨率的优点，已经使其成为唯一的实现在纳米尺度进行微观结构和微观化学组成分析检测的技术。在目前我国大力发展各类半导体芯片产业的前提下，科研院所、高等院校、大型企业和各地分析测试中心等实验室都已装备了大量透射电镜/扫描透射电镜(tem/stem)，透射电子显微技术业已广泛应用于半导体器件研发/生产中微纳米尺度材料的分析研究中。
1996年发布的 jy/t 011-1996，目前修订为 jy/t 0581-2020 的“透射电子显微镜分析方法通则”规定了透射电子显微镜的常规分析方法。然而该通则要求宽泛，缺少明确的试验步骤，已不适应未来集成电路技术发展对相关新材料、新结构、新化学等精准分析测试的技术要求。因此，为了满足未来半导体芯片工业发展对材料显微结构分析的需求，规范应用透射电子显微术对器件中各功能薄膜层厚度的测量方法，制定新的国家标准具有重要意义。
本文件按照gb/t 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。参考gb/t 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定；gb/t 18907 微束分析 透射电子显微术 透射电镜选区电子衍射分析方法；gb/t 19619 纳米材料术语等文件内容编制。
本文件规定了用透射电子显微镜/扫描透射电子显微镜(tem/stem)检测采用集成电路工艺制备的半导体芯片中功能薄膜层厚度的测定方法。本文件适用于所有半导体芯片。代表性微纳器件为各类si基芯片、化合物半导体基器件、宽禁带半导体(gan、sic等)基的功率和射频芯片、micro-led等。
方法原理：
采用集成电路工艺制备的各类集成电路芯片由若干显微结构复杂、化学组成多元的纳米功能薄膜构成。虽然通常可以使用分辨率足够高的透射电子显微术(tem)测定薄膜厚度，但对日益增多的化学组成多元的高性能芯片，需要综合使用 tem 和扫描透射电子显微术(stem)相结合的技术进行表征，因为在适当的成像条件下，高角度环形暗场 stem 图像衬度对样品中不同薄膜的化学组成更为敏感。使用透射电子显微术测量纳米级薄膜厚度时，关键的操作步骤是调节薄晶体样品中半导体基体的晶体取向，确保其上表面水平，使三维样品真实地投影在二维图像上，得到精确测量结果。
仪器设备：
1.透射电子显微镜(tem)或扫描透射电子显微镜(tem/stem)，配备双倾试样台或倾动—转动试样台。
2.制样设备，聚焦离子束系统(fib)或离子减薄。
3.透射电子显微镜应定期按照gb/t 34002进行校准或核查。
实验报告：
完成试验测定和分析后，应将试验结果和有关数据整理分析、给出结果报告。报告内容应包括以下信息：a)试样名称及编号；b)试样特征的描述；c)所用仪器的名称和型号；d)测试条件及参数，如加速电压、放大倍数和工作模式等；e)本文件编号；f)测量不确定度(必要时)。
更多详情请见附件。
相关资料下载： 征求意见稿.pdf
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透射电子显微术(tem)独特的埃米级高空间分辨率的优点，已经使其成为唯一的实现在纳米尺度进行微观结构和微观化学组成分析检测的技术。在目前我国大力发展各类半导体芯片产业的前提下，科研院所、高等院校、大型企业和各地分析测试中心等实验室都已装备了大量透射电镜/扫描透射电镜(tem/stem)，透射电子显微技术业已广泛应用于半导体器件研发/生产中微纳米尺度材料的分析研究中。
1996年发布的 jy/t 011-1996，目前修订为 jy/t 0581-2020 的“透射电子显微镜分析方法通则”规定了透射电子显微镜的常规分析方法。然而该通则要求宽泛，缺少明确的试验步骤，已不适应未来集成电路技术发展对相关新材料、新结构、新化学等精准分析测试的技术要求。因此，为了满足未来半导体芯片工业发展对材料显微结构分析的需求，规范应用透射电子显微术对器件中各功能薄膜层厚度的测量方法，制定新的国家标准具有重要意义。
本文件按照gb/t 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。参考gb/t 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定；gb/t 18907 微束分析 透射电子显微术 透射电镜选区电子衍射分析方法；gb/t 19619 纳米材料术语等文件内容编制。
本文件规定了用透射电子显微镜/扫描透射电子显微镜(tem/stem)检测采用集成电路工艺制备的半导体芯片中功能薄膜层厚度的测定方法。本文件适用于所有半导体芯片。代表性微纳器件为各类si基芯片、化合物半导体基器件、宽禁带半导体(gan、sic等)基的功率和射频芯片、micro-led等。
方法原理：
采用集成电路工艺制备的各类集成电路芯片由若干显微结构复杂、化学组成多元的纳米功能薄膜构成。虽然通常可以使用分辨率足够高的透射电子显微术(tem)测定薄膜厚度，但对日益增多的化学组成多元的高性能芯片，需要综合使用 tem 和扫描透射电子显微术(stem)相结合的技术进行表征，因为在适当的成像条件下，高角度环形暗场 stem 图像衬度对样品中不同薄膜的化学组成更为敏感。使用透射电子显微术测量纳米级薄膜厚度时，关键的操作步骤是调节薄晶体样品中半导体基体的晶体取向，确保其上表面水平，使三维样品真实地投影在二维图像上，得到精确测量结果。
仪器设备：
1.透射电子显微镜(tem)或扫描透射电子显微镜(tem/stem)，配备双倾试样台或倾动—转动试样台。
2.制样设备，聚焦离子束系统(fib)或离子减薄。
3.透射电子显微镜应定期按照gb/t 34002进行校准或核查。
实验报告：
完成试验测定和分析后，应将试验结果和有关数据整理分析、给出结果报告。报告内容应包括以下信息：a)试样名称及编号；b)试样特征的描述；c)所用仪器的名称和型号；d)测试条件及参数，如加速电压、放大倍数和工作模式等；e)本文件编号；f)测量不确定度(必要时)。
更多详情请见附件。
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