0.18微米逻辑集成电路硅和多晶硅蚀刻后缺陷检测的研究

摘要

随着0.18微米逻辑集成电路工艺技术的成熟，缺陷成为影响良率的主要因素，为了提高公司产品的竞争力，需建立有效的缺陷检测方法。在集成电路制造中，硅和多晶硅蚀刻是实现浅沟道隔离技术和定义晶体管栅极的重要制程，蚀刻后产生的硅残留和多晶硅残留这两种关键缺陷通常会导致器件功能失效，因此对硅和多晶硅蚀刻后缺陷检测方法的研究显得很有必要。
　　现阶段在硅和多晶硅蚀刻后缺陷检测中遇到的问题主要有两个，一是发生平均良率降低时，良率损失与为了防止其发生而统计的关键缺陷基准值出现不匹配现象，分析该现象发生的原因是由于在硅和多晶硅蚀刻后的亮场扫描中干扰信息过多，导致关键缺陷基准值的统计不准确。针对这一问题，本文通过调整扫描程式参数，运用缺陷自动分类筛选，运用边界比较光学模式的方法来优化亮场缺陷扫描程式以分离干扰缺陷，通过实验对上述方法进行可行性分析和可靠性测试，结果表明硅蚀刻后的亮场扫描程式运用缺陷自动分类筛选法，多晶硅蚀刻后的亮场扫描程式运用边界比较模式可以在保持对关键缺陷敏感度的同时过滤干扰缺陷。将优化后的亮场扫描程式运用于生产，改善了良率损失与关键缺陷基准值不匹配的问题，有效的防止平均良率降低现象的发生。
　　二是产线出现部分产品良率过低现象，分析其发生的原因是由于产线产能快速增长，缺陷检测机台没有随着制程机台数量的增加而增加，导致亮场机台检测产能严重不足；另一方面，由于制程机台数量增加，现有的简单随机抽样系统容易出现漏检，从而增加制程偏移时受影响产品的数量，增大了部分产品良率过低现象发生的风险。对于缺陷检测产能扩充的研究，本文选取暗场机台作为扩充检测产能的机台，通过实验分别研究Compass和AIT对残留缺陷的捕获能力，结果表明Compass对硅残留的捕获率为64.8％，对多晶硅残留的捕获率为63.5%，更适合于硅和多晶硅蚀刻后的缺陷检测。通过改善缺陷检测流程，将其运用于生产，将硅和多晶硅蚀刻的缺陷检测产能提高了74%。对于抽样方法的研究，本文根据集成电路生产的特点以及蚀刻机台的特点，建立了先将样本总体按制程机台分层，再以生产数量，生产时间，机台状态变化相结合的方法在分层后的样本群中系统抽样的抽样方法，将其应用于生产，并通过一个月跟踪观察，发现抽样比例稳定且没有出现漏检。通过这两方面的改善，使制程偏移影响产品的数量减少了55%，有效减少了部分产品良率过低现象的发生。

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第一章 引言

1.1集成电路的应用和发展

1.2良率对集成电路制造的重要意义

1.3良率和缺陷的关系

1.4缺陷检测技术的发展

1.5现阶段缺陷检测遇到的问题

1.6研究方法和难点

第二章 缺陷检测相关工艺技术

2.1缺陷检测系统简介

2.2缺陷扫描机台

2.3缺陷可视化机台简介

2.4硅和多晶硅蚀刻工艺及常见缺陷

2.5小结

第三章 平均良率降低的改善

3.1不匹配现象的原因及改善方法

3.2硅和多晶硅蚀刻后缺陷检测中KLA扫描程式的优化

3.3平均良率降低现象的改善

3.4小结

第四章 部分产品良率过低的改善

4.1部分产品良率过低的原因及改善方法

4.2硅和多晶硅蚀刻后缺陷检测产能的改善

4.3缺陷检测中抽样模式的优化

4.4部分产品良率过低的改善

4.5小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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