硅片级可靠性测试(20180720154327)-solarbe文库

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ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．２９Ｎｏ．１１Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００４ 5１引言硅片级可靠性测试最早是为了实现内建可靠性而提出的一种测试手段［１］因此工艺工程师在调节了工艺后实时地了解工艺调节后对可靠性的影响如今所以同时这也为业界广泛接受而且不定时的更新其内容电迁移天线效应用于工艺开发的ＷＬＲ的流程主要如下制定一个ＷＬＲ计划样品数Ｌｏｔ数等比如说电迁移中器件使用温度等如果是用斜坡电压法则要求测试面积大于１０ｃｍ２Ｄ０如果是用恒定电压法在评价热载流子效应时下面详细介绍一下各个项目电迁移ＥＭ电迁移造成金属化的开路和短路在器件向亚微米金属化的宽度不断减小更易于因电迁移而失效随着工艺的进步导致电迁移的直接原因是金属原子的移动徐向明上海２０１２０６介绍了硅片级可靠性之所以成为现在半导体工艺研发重要组成部分的原因同时最后关键词可靠性ＴＮ３０４文献标识码１００３－３５３Ｘ（２００４）１１－０００５－０３ＷａｆｅｒＬｅｖｅｌＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＴｅｓｔＺＨＡＯＹｉｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ半导体技术第２９卷第１１期２００４年１１月6互连引线中通过大电流时高速运动的电子与金属原子发生能量交换这就是所谓的电子风力事实上金属原子同时还收到反方向的静电场力向阳极运动的大量电子碰撞原子因此使其从阴极向阳极定向扩散传统的评价电迁移的方法是封装法置于高温炉中监控样品电阻的变化就认为其发生电迁移而失效但是封装法的缺点是显而易见的同时测试非常花费时间因为在用封装法时如果有很大的电流通过金属线会使其产生很大的焦耳热而不能确定金属线温度后来发展了自加热法［５］可以真正在硅片级测试然后用电阻温度系数确定金属线的温度可以调节通过金属线的电流来调节它的温度这种方法对于金属线的电迁移评价非常有效该方法就不适用了过大的电流会导致通孔和金属线界面出的温度特别高针对这种情况这种方法是利用多晶硅作为电阻利用该热量对电迁移测试结构进行加热多晶硅就相当于是一个炉子比如多晶硅的宽度以上三种方法得到的都是加速测试条件下的电迁移寿命利用Ｂｌａｃｋ方程［２］来推得我们想要的电迁移寿命随着微细结构在工业上的实现另一方面，随着ＭＯＳ集成电路的微细化而电源电压却不宜降低从而使栅氧化层的抗电性能成为一个突出的问题栅氧击穿作为ＭＯＳ电路的主要失效模式已成为目前国际上关注的热点［７］评价氧化膜不同位置的特性主要有三种结构多晶硅梳状电容评价氧化膜的方法主要有斜坡电压法用的相对较少１在栅极上的电压从使用电压开始扫描一直到氧化膜击穿为止Ｖｂｄ，同时我们还可以得到击穿电量用斜坡电压法时比如大于１０ｃｍ２等对得到的击穿电压进行分类击穿电压＜使用电压使用电压一般为２左右）击穿电压＞ｍ本征失效然后计算缺陷密度Ｄ（早期失效数如果Ｄ＜Ｄ０，则通过此外一般当Ｑｂｄ＜０．１Ｃ／ｃｍ２就认为是一个失效点ｍ以上并不作为判定标准［８］ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．２９Ｎｏ．１１Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００４ 7o ¨ μ 1· ¨ú ¤ é ó o¨μ μ 1aíê ò ° ù μμ TDDBˉ ¤ íá ÷′ú 2aμ è yóúê 1ó μ 1μ μ 1μ êù ü oóí TDDBêù üμ ￡ Dí ÷ò aó Dá ò ó Dμ D±í ÷úμí 3· oE￡ Díaí ê 1ó ì t μ TDDBêù üμ í ′à′ oü′ó é·3 ± D2aμ ú μíμ3μ TDDBêù üaê ° Dèò aaμ ò êìaèè á÷ó D§ó | μ ó° ì ÷ t ó μ ·μ é D1¤ò oí ÷ t1 ¤ 3ìê úμ÷ 1¤ò oí ÷ t2 êyê± ± ¤ ÷ t èè á÷óD§ó | ò ye÷ t í ˉμ ÷ò aòò ó Dè y2. μ ó oí· y¨ ′ oò yeμ ì Hüò yeμ ì [ 1 1 ] ú ê μ ê ó DIsub ￡ Dí oí Isub/Id￡ Díèè á÷ó D§ó |2 ê · 3￡ ÷ ò ° á DDDμμ 1è¨ Dò NBTI negative bias t emperature i nstabilityμ 2aê５等离子损伤等离子工艺已经成为现代集成电路制造中不可缺少的一部分如方向性好工艺步骤简单等同时它也带来很多对ＭＯＳ器件的电荷损伤这种损伤就越来越不能被忽视如界面态密度漏电流等［１１￣１３］以及和击穿相关的一些参数在局部区域至少在刚开始的时候是可能的电荷积累到一定程度后就会发生Ｆ－Ｎ电流而正离子和电子分布不均匀会主要发生在多晶硅和金属刻蚀时以及光刻胶剥离时［１４］天线比越大所以对于每种情况多晶体硅最后给出一个结果供电路设计工程师参考ｄｅｓｉｇｎｒｕｌｅｃｈｅｃｋ．，ＤＲＣ除了以上说提到的这些测试项目以外６结语随着工艺改进速度的不断加快它可以快速的反映出工艺条件的变化对可靠性的影响本文在分析硅片级可靠性测试的重要性的基础上同时通过对硅片级可靠性测试的现状分析可以看出测试速度及准确性等方面还需要不断改善和提高［１］ＭＣＰＨＥＲＳＯＮＪＷ，ＲＥＤＤＹＶ，ＢＡＮＥＲＪＥＥＫ，ｅｔａｌ．ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＥａｎｄ１／ＥＴＤＤＢｍｏｄｅｌｆｏｒＳｉＯ２ｕｎｄｅｒｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ／ｌｏｗ－ｆｉｅｌｄｔｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ａ］．ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉ－ｇｅｓｔＩＥＤＭ［Ｃ］．ＳａｎＦｒａｎｃｉｓｃｏ，ＣＡ，１９９８，１７１－１７４．［２］ＪＥＤＥＣ－ＪＰ００１ＳｔａｎｄａｒｄＦｏｕｎｄｒｙＰｒｏｃｅｓｓＱｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎＧｕｉｄｅｌｉｎｅｓ，２００４－５［Ｓ］．［３］ＰＩＥＲＣＥ．ＤＧ，ＢＲＵＳＩＵＳ，ＰＧ．ＥｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎＡｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，１９９７，３７（７）１０５３．［４］ＣＨＲＩＳＴＯＵＡ．ＥｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅ－ｖｉｃｅ半导体技术第２９卷第１１期２００４年１１月28＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－０．１＋－０．４＋０．４＋０．７＋０．４＋－０．５＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋０．４＋－０．３＋０．３＋０．２＋－０．３＋０．２＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－０．８＋－０．５＋－０．４＋０．３＋－０．４＋－０．７＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋硅片２的Ｆ在－０．９对比条宽与焦距可以看出在Ｆ为－０．９ μ ｍ的曝光场内从条宽与焦距硅片内每个曝光场的Ｆ绝对值越小对于步进光刻机Ｒ１ｋ１是一个主要由光刻胶决定的因子是曝光波长景深可用公式２表达为ＤＯＦ＝ｋ２／ＮＡ２其中从公式１和２可以看出景深条宽越小景深越小对硅片的平整度要求越高可以看出硅片翘曲度对条宽均匀性的影响是巨大的而小尺寸的集成电路故对硅片的要求也就更高从而极大地影响成品率需对材料片的采购Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ［Ｍ］．ＣａｎａｄａＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ，１９９４．［５］ＢＲＩＳＢＩＮＤ，ＴＵＲＮＥＲＴ．Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｖｅｒｓｕｓｓｔａｎｄａｒｄｗａｆｅｒｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｆｏｒｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｓｙｓｔｅｍｓ［Ａ］．Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥＩｎｔＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ［Ｃ］．ＳｔａｎｆｏｒｄＳｉｅｒｒａＣａｍｐ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，１９９７，１３６－１３７．［６］ＹＡＰＨＫ，ＹＡＰＫＬ，ＴＡＮＹＣ，ｅｔａｌ．Ｗａｆｅｒｌｅｖｅｌｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｏｎｖｉａ／ｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈａｐｏｌｙ－ｈｅａｔｅｄｍｅｔｈｏｄｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔｏｓｔａｎｄａｒｄｐａｃｋ－ａｇｅｌｅｖｅｌｔｅｓｔｓ［Ａ］．Ｐｒｏｃｏｆ１０ｔｈＩＰＦＡ，ＩｎｔＳｙｍｐｏｎＰｈｙｓｉｃａｌａｎｄＦａｉｌｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ［Ｃ］．Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ，２００３，７５－７９．［７］ＣＨＥＮＩＣ，ＯＬＬＡＮＤＳＥＨ，ＨＵＣ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｂｒｅａｋ－ｄｏｗｎｉｎｔｈｉｎｇａｔｅａｎｄｔｕｎｎｅｌｉｎｇｏｘｉｄｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，１９８５，３２（２４８５）４１３－４２１．［８］ＭＵＬＬＥＮＥ，ＬＥＶＥＵＧＬＥＣ，ＭＯＬＹＮＥＡＵＸＪ，ｅｔａｌ．ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＴＤＤＢｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｗａｆｅｒｌｅｖｅｌｒａｍｐｅｄＱＢＤｔｅｓｔｉｎｇｕｓｉｎｇｂｏｔｈｆｉｘｅｄｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｃｕｒ－ｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｓｔｒｅｓｓｉｎｇ［Ａ］．ＩｎｔＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＷｏｒｋｓｈｏｐ［Ｃ］．ＳｔａｎｆｏｒｄＳｉｅｒｒａＣａｍｐ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，２００１，７４－７７．［９］ＤＯＹＬＥＢ，ＢＯＵＲＣＥＲＩＥＭ，ＭＡＲＣＨＥＴＡＵＸＪＣ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎａｎｄｈｏｌｅｔｒａｐｓｃｒｅａｔｅｄｂｙｈｏｌｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｌｏｗｇａｔｅｖｏｌｔａｇｅｈｏｔｃａｒｒｉｅｒｓｔｒｅｓｓｉｎｇｏｆｎ－ＭＯＳｔｒａｎｓｉｓ－ｔｏｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，１９９０，３７，（３）７４４．［１０］ＨＵＣｅｔａｌ．Ｈｏｔｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｉｎ－ｄｕｃｅｄＭＯＳＦＥＴｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ－－－Ｍｏｄｅｌ，ｍｏｎｉｔｏｒ，ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，１９８５，３２（２）３７５．［１１］ＧＡＢＲＩＥＬＣＴ，ＭＣＶＩＴＴＩＥＪＰ．Ｈｏｗｐｌａｓｍａｅｔｃｈｉｎｇｄａｍａｇｅｓｔｈｉｎｇａｔｅｏｘｉｄｅｓ［Ｊ］．ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＴｅｃｈ，１９９２，３５（６）８１－８７．［１２］ＦＡＮＧＳ，ＭＣＶＩＴＴＩＥＪＰ．Ｔｈｉｎ－ｏｘｉｄｅｄａｍａｇｅｆｒｏｍｇａｔｅｃｈａｒｇｉｎｇｄｕｒｉｎｇｐｌａｓｍａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥＥｌｅｃＤｅｖＬｅｔｔｓ，１９９２，１３（５）２８８．［１３］ＨＵＡＮＧＷＭ，ＭＡＺＪ，ＨＵＣ．ＵＬＳＩ－ｑｕａｌｉｔｙｇａｔｅｏｘｉｄｅｏｎｔｈｉｎ－ｆｉｌｍ－ｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｎ－ｉｎｓｕｌａｔｏｒ［Ａ］．ＴｅｃｈＤｉ－ｇｅｓｔＩＥＤＭ［Ｃ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ，１９９３，７３５－７３８．［１４］ＦＡＮＧＳ，ＭＵＲＡＫＡＷＡＳ，ＭＣＶＩＴＴＩＥＪ．Ａｎｅｗｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｉｎｏｘｉｄｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｆｒｏｍｗａｆｅｒｃｈａｒｇｉｎｇｉｎｐｌａｓｍａｅｔｃｈｉｎｇ［Ａ］．Ｔｅｃｈ．ＤｉｇｅｓｔＩＥＤＭ［Ｃ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ，１９９３，６１－６４．２００４０９１７上接第２１页硅片级可靠性测试作者赵毅，徐向明作者单位上海华虹 NEC电子有限公司 ,上海 ,201206刊名半导体技术英文刊名 SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY年，卷期 2004,2911被引用次数 2次参考文献 14条1. 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