Anwendung der Rasterelektronenmikroskopie und der Transmissions- 
elektronenmikroskopie in der Halbleiterindustrie 
E. Zschech', E. Langer‘, H.-J. Engelmann‘ 
ı AMD Saxony Manufacturing GmbH, Dresden 
1. Einleitung 
Abbildende Verfahren werden in der Halbleiterindustrie eingesetzt, um hohe Ausbeuten und die 
geforderte Zuverlässigkeit der mikroelektronischen Bauelemente zu sichern. Insbesondere kommt 
die Elektronenmikroskopie mit folgender Zielstellung zum Einsatz: 
» Kontrolle des Fertigungsprozesses (in-line-Monitoring und out-of-fab-Analytik) 
» Defektmonitoring und -analytik (in-line-Monitoring und out-of-fab-Analytik) 
» physikalische Fehleranalyse (überwiegend out-of-fab) 
» Konstitutions-, Phasen- und Gefügeanalyse (out-of-fab) 
» Untersuchung von Fehlermechanismen zur Zuverlässigkeitsanalyse (out-of-fab). 
In Bild 1 ist ein Querschnitt durch einen in CMOS- und Kupfer-Interconnect-Technologie 
gefertigten Mikroprozessor schematisch dargestellt. Die Dimensionen fiir Gates und Interconnects 
(on-chip-Verdrahtung) sind heute im sub-pm-Bereich. Zur Kontrolle/Charakterisierung dieser 
kleinen geometrischen Strukturen ist die konventionelle Lichtmikroskopie aufgrund ihres 
Auflösungsvermögens nur noch begrenzt einsetzbar. Sowohl für das in-line-Monitoring im 
Reinraum als auch für die out-of-fab-Analytik, die meist an Waferquerschnitten erfolgt, kommt 
daher überwiegend die Rasterelektronenmikroskopie (REM) zum Einsatz. Für die Untersuchung 
kleinster Strukturen, wie z. B. Gatedielektrikum und Diffusionsbarrieren für Kupfer-Interconnects 
mit Schichtdicken im Nanometerbereich, verwendet man die Transmissionselektronenmikroskopie 
(TEM). 
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Metailebenen | 
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Bild 1: Schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Mikroprozessor 
In diesem Beitrag wird der derzeitige Einsatz der Elektronenmikroskopie in der Halbleiterindustrie 
dargestellt. Des weiteren sollen Entwicklungen aufgezeigt werden, die sich aus der zunehmenden 
Verkleinerung typischer Strukturen in mikroelektronischen Bauelementen und dem Einsatz neuer 
Materialien ergeben. Eine wichtige Besonderheit ist die hohe Anforderung an die 
Bearbeitungsdauer für Analytikaufträge, die vor allem aus dem hohen Innovationsgrad auf dem 
Gebiet der Halbleitertechnologie resultiert. 
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