0.18微米MIM刻蚀晶片边缘良率的改善

论文摘要

随着电子系统向体积更小、速度更快、功能更多、性能更强的方向发展,为了满足市场的需要,半导体公司必须能够更加及时的提升新产品的良率,以更低的成本去大批量的生产更为复杂的产品。良率问题不仅对于成本造成浪费,而且不利于公司在市场上的竞争力。本文分析了MIM刻蚀中的潜在威胁,采用线上工艺步骤中监控和线下失效分析,研究了造成0.18微米晶片边缘良率偏低的问题,并提出了相应的改进方法,使集成电路的良率大大提高。本文的工作主要有以下几点：（1）在MIM金属薄膜（1.3K AL）淀积过程中,经过线上缺陷检测和对不良产品切片分析,发现在铝淀积过程中,高能量（11.5KW）程式会在PAD附近产生表面缺陷,本文通过修改淀积程式（2KW）使缺陷得到改善。并使良率提高大约2%。（2）在MIM金属刻蚀之后,通过监测晶片中心和边缘的MIM氧化层厚度,结合机台的刻蚀速率,并根据缺陷检测结果,发现OE步骤+11S可以最优化的减少线上缺陷,并使良率提高大约2%。（3）MIM底部金属刻蚀之后,采用对不良产品切片分析发现在金属之间底部有TIN残留,通过试验和分析,采取改变BT步骤刻蚀方式,从By time改成byEndpoint的控制程序进行了改善,从而使产品的良率在之前的基础上又提高了接近4%。研究结果表明,为了解决晶片边缘良率问题,不能单纯靠某个步骤地优化,最优的结果是:MIM DEP采用低功率（2KW）程式,MIM刻蚀OE时间增加11S, MIM底部金属刻蚀采用BT步骤by endpoint的程式。在采用最终方案后对产品进行验证,结果显示晶片边缘良率偏低的现象已经消失。本文通过对MIM制造工艺的改善,解决了晶片边缘良率的问题,使产品的平均良率提高了8%,降低芯片加工成本,增强芯片在市场上的竞争力,产生了巨大的经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 绪论
• 第一节 刻蚀的定义
• 第二节 刻蚀的参数关系
• 第三节 等离子体刻蚀技术及分类
• 第二章 MIM刻蚀中的潜在威胁
• 第一节 铝互连线工艺特性
• 第二节 0.18微米MIM ETCH加工制造工艺
• 第三节 MIM刻蚀中的潜在威胁与局限
• 第三章 晶片边缘良率低下的原因分析及试验方案
• 第一节 良率问题描述
• 第二节 良率低下的原因分析
• 第三节 良率改善的实验分析
• 第四节 本章小结
• 第四章 试验结果及用于生产的实际效果
• 第一节 良率改善实验的结果
• 第二节 改善实验扩展应用于生产的实际效果
• 第三节 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢