由美国商务部的物理学家、工程师和统计学家组成的一个团队开发出了一种新的测试结构，现在可以可靠地测量宽至40纳米(纳米)的计算机芯片上的设备特征，这一尺寸还不到人类头发宽度的千分之一美国国家标准与技术研究所、SEMATECH等合作伙伴。测试结构被复制到参考材料上，这将允许更好地校准监测微处理器和类似集成电路制造的工具。亚博网站下载
这种新的测试结构是NIST四年多努力的成果，该努力旨在提供标准“尺”，用于测量可控制刻蚀到芯片上的最窄线性特征。NIST标尺是在40 nm到275 nm的宽度范围内精确蚀刻的结晶硅线。盒状硅晶体内部原子的间距就像尺子上的哈希标记一样被用来测量这些测试结构的尺寸。工业界可以利用这些参考材料来校准工具，以可靠地测量微处理器设备的门亚博网站下载，例如，控制芯片中电荷流动的门。
“通过这项工作，我们已经赶上了半导体行业线宽参考材料尺寸的路线图，”参与该项目的NIST研究人员之一理查德·艾伦说。“在半导体行业，你必须全速前进，才能跟上。”
这种新型参考材料是嵌在硅片上的9毫米亚博网站下载× 11毫米的芯片，目前正在由SEMATECH成员公司进行评估。与NIST在2001年生产的一批原型测试结构相比，新的参考材料提供了更广泛的参考特征尺寸，包括一些更窄的尺寸，而且它们的测量更加精确(不确定度小于2 nm，而以前是14 nm)。亚博网站下载在没有这些参考材料的情况下，公司会使用内部标准校准测量工亚博网站下载具，这些标准可能既不准确也不一致。
这种新材料将在3亚博网站下载月2日由NIST和SEMATECH联合主办的研讨会上公开发布，同时还将在加州圣何塞举行国际光学工程协会(SPIE)会议。SEMATECH成员公司被邀请在这次会议上展示他们对原型测试结构的评估结果。测试结构可以作为NIST可追踪工件分发给半导体行业的最终用户，用于开发计量工具，或者一家私营公司可以制造和分发基于NIST技术的测试结构。
新的硅参考材料是一系列技术和程序创新的结果。亚博网站下载首先，在一种特定类型的硅片上蚀刻成行的矩形特征，其中的原子按规则的晶格设计排列。这些特征约150纳米高，排列成六组特征，每组都有不同的宽度。晶格的边缘非常均匀，但NIST修改了蚀刻过程，使特征的边缘更加光滑，这有助于提高测量精度。
使用四种不同类型的显微镜——光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和高分辨率扫描透射显微镜(HRTEM)——首先筛选硅的参考特征，以确定那些近似正确的尺寸，然后非常仔细地测量。校准过程中的一个关键步骤是将一束电子束通过硅线传送到探测器。探测器上暗光交替的平行线标出了硅原子柱衍射电子的地方。然后技术人员手工清点这些标记。从这个计数中，可以计算出参考特征的尺寸，因为图像中的线的数量与晶体中硅原子的数量相匹配，而硅原子的间距总是完全相同的，并且可以追溯到国际标准的长度。这些数据可以用来校准其他显微镜工具的测量值。
该项目是NIST、SEMATECH、VLSI标准公司(位于加利福尼亚州圣何塞)和Accurel系统国际公司(位于加利福尼亚州森尼维尔)之间的合作。NIST研究人员处理布局、蚀刻、AFM成像和晶格平面计数任务;在测试结构中硅线的设计中，关键步骤是通过VLSI标准完成的;SEM成像由SEMATECH和NIST完成;HRTEM成像由Accurel Systems完成。
作为美国商务部技术管理局的一个非监管机构，NIST开发和促进衡量、标准和技术，以提高生产率、促进贸易和改善生活质量。
SEMATECH的成员合作确定全球产业方向，加速基础设施、光刻、材料和制造领域的技术解决方案，确保强大和充满活力的半导体产业。亚博网站下载
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