等離子體CMOS工藝中應(yīng)用于集成電路制造中WAT方法研究

時間：2023-03-14作者：深圳子柒科技有限公司瀏覽：84

WAT(Wafer Accept Test)即硅圓片接收測試，就是在半導(dǎo)體硅片完成所有的制程工藝后，對硅圓片上的各種測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行電性測試，它是反映產(chǎn)品質(zhì)量的一種手段，是產(chǎn)品入庫前進(jìn)行的一道質(zhì)量檢驗。




        

伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，等離子體工藝已廣泛應(yīng)用于集成電路制造中，離子注入、干法刻蝕、干法去膠、UV輻射、薄膜淀積等都可能會引入等離子體損傷，而常規(guī)的WAT結(jié)構(gòu)無法監(jiān)測，可能導(dǎo)致器件的早期失效。等離子體工藝廣泛應(yīng)用于集成電路制造中，比如等離子體刻蝕、等離子體增強式化學(xué)氣相淀積、離子注入等。它具有方向性好、反應(yīng)快、溫度低.均勻性好等優(yōu)點。

        

但是它也同時帶來了電荷損傷，隨著柵氧化層厚度的不斷降低，這種損傷會越來越影響到MOS器件的可靠性，因為它可以影響氧化層中的固定電荷密度、界面態(tài)密度、平帶電壓、漏電流等參數(shù)。帶天線器件結(jié)構(gòu)的大面積離子收集區(qū)(多晶或金屬)一般位于厚的場氧之上，因此只需要考慮薄柵氧上的隧道電流效應(yīng)。大面積的收集區(qū)稱為天線，帶天線器件的隧道電流放大倍數(shù)等于厚場氧上的收集區(qū)面積與柵氧區(qū)面積之比，稱為天線比。

        

如果柵氧區(qū)較小，而柵較面積較大，大面積柵較收集到的離子將流向小面積的柵氧區(qū)，為了保持電荷平衡，由襯底注人柵較的隧道電流也需要隨之增加，增加的倍數(shù)是柵較與柵氧面積之比，放大了損傷效應(yīng)，這種現(xiàn)象稱為“天線效應(yīng)”。對于柵注入的情況，隧道電流和離子電流之和等于等離子體中總的電子電流。因為電流很大，即使沒有天線的放大效應(yīng)，只要柵氧化層中的場強能產(chǎn)生隧道電流，就會引起等離子體損傷。

        

在正常的電路設(shè)計中柵端一般都需要開孔經(jīng)多晶或金屬互連線引出做功能輸入端，就相當(dāng)于在薄弱的柵氧化層上引入了天線結(jié)構(gòu)，所以在正常流片及WAT監(jiān)測時所進(jìn)行的單管器件電性測試和數(shù)據(jù)分析無法反映電路中實際的等離子體損傷情況。氧化層繼續(xù)變薄到3nm以下，基本不用再考慮充電損傷問題，因為對于3nm厚度的氧化層而言，電荷積累是直接隧穿越過氧化層勢壘，不會在氧化層中形成電荷缺陷。


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