你的位置:首頁 > 測試測量 > 正文

為刻蝕終點(diǎn)探測進(jìn)行原位測量

發(fā)布時(shí)間:2024-01-22 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】半導(dǎo)體行業(yè)一直專注于使用先進(jìn)的刻蝕設(shè)備和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)圖形的微縮與先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)。隨著半導(dǎo)體器件尺寸縮減、工藝復(fù)雜程度提升,制造工藝中刻蝕工藝波動(dòng)的影響將變得明顯??涛g終點(diǎn)探測用于確定刻蝕工藝是否完成、且沒有剩余材料可供刻蝕。這類終點(diǎn)探測有助于最大限度地減少刻蝕速率波動(dòng)的影響。


介紹


半導(dǎo)體行業(yè)一直專注于使用先進(jìn)的刻蝕設(shè)備和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)圖形的微縮與先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)。隨著半導(dǎo)體器件尺寸縮減、工藝復(fù)雜程度提升,制造工藝中刻蝕工藝波動(dòng)的影響將變得明顯??涛g終點(diǎn)探測用于確定刻蝕工藝是否完成、且沒有剩余材料可供刻蝕。這類終點(diǎn)探測有助于最大限度地減少刻蝕速率波動(dòng)的影響。


刻蝕終點(diǎn)探測需要在刻蝕工藝中進(jìn)行傳感器和計(jì)量學(xué)測量。當(dāng)出現(xiàn)特定的傳感器測量結(jié)果或閾值時(shí),可指示刻蝕設(shè)備停止刻蝕操作。如果已無材料可供刻蝕,底層材料(甚至整個(gè)器件或晶圓)就會(huì)遭受損壞,從而極大影響良率[1],因此可靠的終點(diǎn)探測在刻蝕工藝中十分重要。半導(dǎo)體行業(yè)需要可以在刻蝕工藝中為工藝監(jiān)測和控制提供關(guān)鍵信息的測量設(shè)備。目前,為了提升良率,晶圓刻蝕工藝使用獨(dú)立測量設(shè)備和原位(內(nèi)置)傳感器測量。相比獨(dú)立測量,原位測量可對(duì)刻蝕相關(guān)工藝(如刻蝕終點(diǎn)探測)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。


使用 SEMulator3D?工藝步驟進(jìn)行刻蝕終點(diǎn)探測


通過構(gòu)建一系列包含虛擬刻蝕步驟、變量、流程和循環(huán)的“虛擬”工藝,可使用 SEMulator3D 模擬原位刻蝕終點(diǎn)探測。流程循環(huán)用于在固定時(shí)間內(nèi)重復(fù)工藝步驟,加強(qiáng)工藝流程控制(如自動(dòng)工藝控制)的靈活性[2]。為模擬控制流程,可使用 "For Loop" 或 "Until Loop"(就像計(jì)算機(jī)編程)設(shè)置一定數(shù)量的循環(huán)。在刻蝕終點(diǎn)探測中,可使用 "Until Loop",因?yàn)樗鼭M足“已無材料可供刻蝕”的條件。在循環(huán)中,用戶可以在循環(huán)索引的幫助下確認(rèn)完成的循環(huán)數(shù)量。此外,SEMulator3D 能進(jìn)行“虛擬測量”,幫助追蹤并實(shí)時(shí)更新刻蝕工藝循環(huán)中的材料厚度。通過結(jié)合虛擬測量薄膜厚度估測和流程循環(huán)索引,用戶可以在每個(gè)循環(huán)后準(zhǔn)確獲取原位材料刻蝕深度的測量結(jié)果。


用 SEMulator3D 模擬刻蝕終點(diǎn)探測的示例


初始設(shè)定


在一個(gè)簡單示例中,我們的布局圖像顯示處于密集區(qū)的四個(gè)鰭片和密集區(qū)右側(cè)的隔離區(qū)(見圖1)。我們想測量隔離區(qū)的材料完成刻蝕時(shí)密集區(qū)的刻蝕深度。我們將用于建模的區(qū)域用藍(lán)框顯示,其中有四個(gè)鰭片(紅色顯示)需要制造。此外,我們框出了黃色和綠色的測量區(qū)域,將在其中分別測量隔離區(qū)的薄膜厚度 (MEA_ISO_FT) 和溝槽區(qū)的刻蝕深度 (MEA_TRENCH_FT)。工藝流程的第一步是使用 20nm 厚的硅晶體層(紅色)、30nm 的氧化物(淺藍(lán)色)和 10nm 的光刻膠(紫色)進(jìn)行晶圓設(shè)定(圖2)。我們曝光鰭片圖形,并對(duì)使用基本模型刻蝕對(duì)光刻膠進(jìn)行刻蝕,使用特定等離子體角度分布的可視性刻蝕對(duì)氧化物材料進(jìn)行刻蝕。氧化物對(duì)光刻膠的選擇比是100比1。我們?cè)?SEMulator3D 中使用可視性刻蝕模型來觀察隔離區(qū)和有鰭片的密集區(qū)之間是否有厚度上的差異。


為刻蝕終點(diǎn)探測進(jìn)行原位測量

圖1:模型邊界區(qū)域(藍(lán)色),其中包含四個(gè)鰭片(紅色)和用于測量隔離區(qū)(黃色)和溝槽區(qū)(綠色)薄膜厚度的兩個(gè)測量區(qū)域


為刻蝕終點(diǎn)探測進(jìn)行原位測量

圖2:SEMulator3D 模型,硅晶體(紅色)、氧化物(淺藍(lán)色)和在光刻膠中顯影的四個(gè)鰭片(紫色)


SEMulator3D 刻蝕終點(diǎn)探測循環(huán)


SEMulator3D 的工藝流程使用 Until Loop 循環(huán)流程。我們將測量隔離區(qū)的材料厚度,并在隔離氧化物薄膜耗盡、即厚度為0時(shí) (MEA_ISO_FT==0) 停止該工藝。在這個(gè)循環(huán)中,每個(gè)循環(huán)我們每隔 1nm 對(duì)氧化物材料進(jìn)行1秒的刻蝕,并同時(shí)測量此時(shí)隔離區(qū)氧化物薄膜厚度。此外,我們將在每次循環(huán)后追蹤兩個(gè)鰭片間溝槽區(qū)的刻蝕深度。這個(gè)循環(huán)索引有助于追蹤刻蝕循環(huán)的重復(fù)次數(shù)(圖3)。


為刻蝕終點(diǎn)探測進(jìn)行原位測量

圖3:SEMulator3D 刻蝕終點(diǎn)探測模擬中的循環(huán)流程


結(jié)果


對(duì)隔離薄膜進(jìn)行刻蝕,直至其剩余 20nm、10nm 和 0nm 深度的模擬結(jié)果如圖4所示。模型中計(jì)算出隔離薄膜厚度的測量結(jié)果,以及兩個(gè)鰭片間溝槽區(qū)的刻蝕深度。


為刻蝕終點(diǎn)探測進(jìn)行原位測量

圖4:隔離區(qū)薄膜厚度剩余 20nm、10nm 和 0nm 的工藝模擬流程,及相應(yīng)從光刻膠底部開始的溝槽刻蝕深度


我們對(duì)循環(huán)模型進(jìn)行近30次重復(fù)后,觀察到隔離區(qū)的薄膜厚度已經(jīng)達(dá)到0,并能追蹤到溝槽區(qū)氧化物的刻蝕深度(當(dāng)隔離區(qū)被完全刻蝕時(shí),密集區(qū) 30nm 的氧化物已被刻蝕 28.4nm)。


結(jié)論


SEMulator3D 可用來創(chuàng)建刻蝕終點(diǎn)探測工藝的虛擬模型。這項(xiàng)技術(shù)可用來確定哪些材料在刻蝕工藝中被完全去除,也可測量刻蝕后剩下的材料(取決于刻蝕類型)。使用這一方法可成功模擬原位刻蝕深度控制。使用類似方法,也可以進(jìn)行其他類型的自動(dòng)工藝控制,例如深度反應(yīng)離子刻蝕 (DRIE) 或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積 (HDP-CVD) 工藝控制。


參考資料:

[1] Derbyshire, Katherine. In Situ Metrology for Real-Time Process Control, Semiconductor Online, 10 July 1998, https://www.semiconductoronline.com/doc/in-situ-metrology-for-real-time-....

[2] SEMulator3D V10 Documentation: Sequences, Loops, Variables, etc.

(作者:泛林集團(tuán) Semiverse Solutions 部門軟件應(yīng)用工程師 Pradeep Nanja)


免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。


推薦閱讀:

數(shù)字隔離技術(shù)在邊緣端建立智能時(shí)代的物理安全屏障

上海首家第三方整車OTA測試實(shí)驗(yàn)室攜手MVG 填補(bǔ)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試領(lǐng)域空白

高隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器提升電機(jī)運(yùn)作的穩(wěn)定性與安全性

超結(jié)MOS在舞臺(tái)燈電源上的應(yīng)用

致瞻科技采用意法半導(dǎo)體碳化硅技術(shù),提高新能源汽車電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)控制器能效


特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉