采用電子束檢測技術(shù)輔助晶體管開發(fā)

涉足尖端技術(shù)研究工作的芯片制造商正在把無數(shù)新材料和奇特的器件結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，用于65nm及更低節(jié)點(diǎn)的量產(chǎn)。同時(shí)他們發(fā)現(xiàn)，在這些研究上的努力生產(chǎn)的結(jié)果還包括目前必須著手解決各器件各個層上出現(xiàn)的越來越多的細(xì)微的電缺陷和微小物理缺陷。在存儲器中，可能會出現(xiàn)多晶硅阻塞管道問題poly-plug piping problems，從而引起B(yǎng)PSG（硼磷硅酸鹽玻璃）孔隙問題。在邏輯領(lǐng)域，使用應(yīng)變硅引起的應(yīng)變硅位錯可能產(chǎn)生缺陷，有時(shí)這類缺陷直到后道工藝才顯露出來。

這些缺陷的重要性是始料未及的，它們既可能使當(dāng)前的檢測方法失效，也可能延長檢測時(shí)間。雖然有些人嘗試在應(yīng)變硅上使用NiSi，希望俘獲位錯缺陷，但仍不能對這些位錯進(jìn)行精確定位；也不能對缺陷所在的特定結(jié)構(gòu)或方向精確定位。他們只知道這些缺陷大量存在于早期的工藝中。

KLA-Tencor介紹了一種電子束檢測平臺 ——eS32，用于俘獲65和45nm節(jié)點(diǎn)各器件層中影響成品率的深層電缺陷和小物理缺陷。電子束檢測系統(tǒng)的基本優(yōu)勢是發(fā)現(xiàn)問題相對較早。使用這種方法可以發(fā)現(xiàn)位錯缺陷，從而采用應(yīng)變工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速器件，而不必以犧牲成品率為代價(jià)，同時(shí)在FEOL和BEOL應(yīng)用中加速系統(tǒng)的檢測和分辨速度，快速檢測到影響成品率的缺陷。即使NiSi和應(yīng)變Si的難題得以解決，這些問題在后道工藝中還會再次出現(xiàn)，因此要求對整條生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控。新的檢測平臺具有這種能力，無論在監(jiān)控銅BEOL孔隙問題、斷開問題還是細(xì)微的短路問題中都是如此。

DRAM廠商面臨著產(chǎn)品壽命周期縮短的問題，他們必須在不斷縮短的時(shí)間范圍內(nèi)，促使其新型芯片快速投入量產(chǎn)。當(dāng)他們等比縮小到更小單元時(shí)，將面臨關(guān)鍵的FEOL和互連挑戰(zhàn) ——從檢測高深寬比的通孔和電容，到處理小物理缺陷對成品率產(chǎn)生的越來越大的影響。DRAM所面臨的關(guān)鍵新型缺陷是在其生產(chǎn)過程中多晶硅阻塞上細(xì)微的蝕刻不足問題。需要通過高阻材料 ——非退火多晶硅 ——對這一問題進(jìn)行檢測。低沉積能、高獲取場以及低束電流增大了對這類缺陷的檢測能力。

對邏輯廠商來說，關(guān)鍵的考慮是漏問題 ——NiSi管道和應(yīng)變硅位錯。不像檢測銅孔隙問題時(shí)是對比非橋接金屬尋找斷開和橋接缺陷(一種相對容易發(fā)現(xiàn)的問題)，這類缺陷是細(xì)微的短路問題，要求對結(jié)進(jìn)行控制。平臺可以偏置結(jié)，并使短路接地，具有觀察位錯和管道缺陷的能力。

這類缺陷 ——位錯和應(yīng)變硅，以及管道問題 ——易產(chǎn)生于專用結(jié)構(gòu)中。以位錯為例，注入的局部應(yīng)力和曲線數(shù)量都可能引起某種應(yīng)力分布，從而對專用電路產(chǎn)生影響。

為提供新型缺陷的檢測能力，平臺具有物理和電壓對比成像靈敏度能力，從而可以更快地找到問題產(chǎn)生的根源。擴(kuò)展沉積能的范圍，可增強(qiáng)細(xì)微蝕刻不足接觸缺陷的俘獲能力。另外，在高阻材料中設(shè)計(jì)了束電流和掃描靈活性選項(xiàng)，可俘獲不斷增多的深層細(xì)微短路缺陷。使用小型25nm像素改進(jìn)了致密、高深寬比結(jié)構(gòu)中小物理缺陷的俘獲能力，并采用binning算法輔助系統(tǒng)缺陷機(jī)理的識別能力。