离子注入中金属污染的防治措施

论文摘要

随着栅极氧化层越来越薄,CD线宽越来越窄,离子注入工艺中的金属污染成为离子注入工艺中最重要和急需解决的污染问题。特别是工艺精度进入到90nm以下之后,先进制程增加了金属污染对晶圆电学特性干扰的可能性。因此,如何控制离子注入的金属污染是在制成工艺进步的同时保持较高成品率的一个重要的课题。通过对离子注入工艺的研究发现,离子注入工艺中发生的金属污染主要有工艺设备和生产管理两方面的原因。其中,工艺设备的原因包括在解离过程中由于材料运用不当所造成的解离金属污染,和离子束在运行路径上的溅射所产生金属污染。而在生产管理上,由于生产流程规定的疏漏,在设备测试片和工程试验片的运用过程中,也会造成非常严重的金属污染。此前的设备设计都是通过增加硅保护层来减少或防治金属离子污染的产生。这种方法对金属溅射污染起到了明显的改善作用,但是硅保护层受到轰击或侵蚀的作用,无法长期稳定的对金属部件进行保护,不能运用于带电极板,此外对解离金属污染也毫无防治可言。改进后的设备选取荷质比与常用掺杂元素离子的荷质比相距较远的钨金属,作为制造离子源的主要新材料,从离子源头防治解离金属污染的产生。在离子束中段,通过大量使用导电性好的非金属材料石墨作为极板材料,减少了金属溅射过程的发生,从而也控制了离子注入机中段部分金属污染的产生。在生产管理上,开发自动化工程试验和日常监测生产管理系统,将工程试验和日常监测等特殊工作流程都定义在整个制造厂的自动化系统中,大大降低了操作人员发生人为失误的可能性,可以达到有效便捷的生产。减少的金属污染在离子注入设备区域发生的机率,提高了生产的品质。在金属污染的监测方面,改进并实行TXRF日常使用与SIMS重点使用的综合方法。既能长期有效稳定的金属污染量检测,又能对个别特殊设备状况进行有效分析。达到了提高检测水平和控制检测成本的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 半导体产业技术发展
• 1.3 工业化生产的需求
• 1.4 提高成品率的需求
• 第2章 离子注入金属污染的现象和成因
• 2.1 离子注入金属污染的定义
• 2.2 离子注入金属污染的元素组成
• 2.3 离子注入金属污染成因分析
• 2.3.1 解离金属污染
• 2.3.2 溅射金属污染
• 2.3.3 生产金属污染
• 第3章 离子注入金属污染的解决方案
• 3.1 设备部件的改进
• 3.1.1 增加硅保护层
• 3.1.2 离子源材料的改进
• 3.1.3 极板材料的改进
• 3.2 生产管理系统的改进
• 3.2.1 自动工程试验系统
• 3.2.2 自动日常检测系统
• 3.3 金属污染监测的改进
• 3.3.1 传统的SIMS 测量
• 3.3.2 TXRF 测量
• 3.3.3 改进后的测量方式
• 结论
• 参考文献
• 注释
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文