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半导体技术迅速发展,新工艺、新材料和新设备的引入,带来了大量的缺陷。随着关键尺寸的微缩,半导体器件对缺陷的容忍度变低。缺陷成为制约良率提升的主要因素之一。集成电路生产工艺中的缺陷检测手法,通常以亮场和暗场光学成像检测方法为主,以电子束扫描检测方法为辅。而在28纳米新工艺开发过程中,几种关键工艺的缺陷已经超出了光学检测的极限,必须用更高灵敏度的电子束扫描来检测。本文探讨和分析了28纳米关键工艺中的3种主要缺陷:钨缺失缺陷(W Missing)、镍硅化合物生长异常(NiSi Poor Formation)缺陷和浅沟道隔离(Shallow Trench Isolation)表面极微小氧化物残留缺陷,阐述了3种缺陷检测的机理即通过调整电荷的积累与释放速率,增强由W missing引起的阻值电压衬度(Resistance Voltage Contrast)信号、NiSi Poor Formation引起的材料电压衬度(Material Voltage Contrast)信号以及极微小氧化物残留缺陷引起的形貌电压衬度(Topography Voltage Contrast)信号,以实现缺陷检测的目的。通过电子束扫描激发缺陷的阻值衬度、材料衬度和形貌衬度的方法,建立了在线缺陷监控的数据指标,为缺陷形成机理验证和工艺改善实验提供了依据。经过一系列的工艺优化评估,最终通过优化CT干刻后处理工艺、增大CT关键尺寸以及管控CT回路微环境等措施使W missing缺陷数量从100颗以上减少到0颗;通过将多晶硅线宽尺寸从49nm减小至44nm、将侧墙厚度从310埃米降低到270埃米等措施使NiSi Poor Formation缺陷数量从10万颗以上减少到1颗左右;通过STI CMP新研磨液(Slurry)的应用,使STI上极微小氧化物残留缺陷从1万颗以上减少到100颗左右。随后开发了用硅片晶圆直接生长镍硅化合物(NiSi)并进行电子束缺陷检测的新流程,从而提高电子束检测的灵敏度,缩短研发过程中的实验验证周期20天以上。随着关键工艺缺陷的解决,28纳米产品的良率大幅提升。