
提要:随着集成电路线宽愈来愈向细微化发展,对电路的生产工艺技术提出更高更难的要求,不但要刻蚀出亚微米线条,而且线路缺陷要控制在一定范围内,以保证芯片的功能和成品率。
在IC制造过程中,一方面,工艺参数的随机起伏和线条的变化,使得制造出来的电路虽然有完整的功能,但由于部分参数不合格而成为废品;另一方面,由于引入了颗粒污染,使得集成电路丧失应有的功能而成为废品。前者导致的成品率损失称为参数成品率,后者导致的成品率损失称为功能成品率。而功能成品率是影响制造成品率的主要因素,因此,有效的过程颗粒污染控制对成品率的提高至关重要。
1、 颗粒污染的来源
在半导体器件的生产过程中,颗粒污染有三个主要来源:生产环境;错误的圆片传递;生产线加工机台。前两种因素,可以通过优化设计和强化 圆片传递训练,把颗粒污染降低到最低。在流片过程中由工艺设备产生的颗粒污染就成为成品率损失的最主要原因。据统计,对于1mm设计线宽的4M DRAM生产中,其污染颗粒50%是由于工艺设备产生的,其余50%的颗粒是由于工艺设备所产生的。到了0.5mm线宽的16M DRAM生产中,有工艺设备产生的颗粒增加到60%;在0.35mm线宽的64M DRAM生产中,由工艺设备产生的颗粒便增加到75%;而在0.25mm线宽的256M DRAM生产中,由工艺设备产生的颗粒将高达90%,成为最主要的污染源[1]。
2 、颗粒污染的检测
一般说来,由颗粒污染导致的功能成品率损失要占总成品率损失的80%,而且,颗粒污染的数目越多,圆片的成品率就会越低,因此,了解各种加工设备产生的颗粒污染数目非常重要。
IC的制造工艺虽然很复杂,但都可以看成是下面两个基本工序的不断重复而组成:即导电物质的形成(掺杂)和绝缘物质的生长(淀积)。事实上,这两道工序也由一系列更基本的工序组成,如氧化,掺杂,薄膜淀积,光刻和腐蚀等。因此,IC的制造过程可以看成是几个MASK循环进行组合。颗粒污染的检测就是以MASK进行的,每个MASK循环上检测一次颗粒污染数据。
通过对试片进行每片通过测试(PWP)[1]得到某MASK循环产生的颗粒污染数目,该方法的完整测试程序如下:
●用圆片扫描仪检查并标出测试前圆片上已有的颗粒;
●之后将扫描后的这种试片循环经过加工设备,模拟正常的圆片被加工工艺环境;
●再次对试片进行扫描,这样由该MASK循环所增加的颗粒数目便被识别并记录下来。