對(duì)DRAM結(jié)構(gòu)中影響良率的缺陷進(jìn)行監(jiān)控
摘要 使用新型高分辨率暗視場(chǎng)檢測(cè)概念可以成功地對(duì)高深-寬比結(jié)構(gòu)中的殘余物和淺溝槽隔離氧化物孔洞進(jìn)行監(jiān)控。通過與精確工藝步驟的緊密結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在誤差的快速響應(yīng)并縮短學(xué)習(xí)周期。
與上一代設(shè)計(jì)規(guī)則相比,亞100nm設(shè)計(jì)規(guī)則DRAM的開發(fā)和制造面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。按照新型設(shè)計(jì)概念,由于器件結(jié)構(gòu)不斷縮小,其外形特征的深-寬比增大,這樣就給工藝控制增加了難度。因此要求尋找一種能夠?qū)钊毕莺涂锥慈毕葸M(jìn)行可靠檢測(cè)的高深-寬比(HAR)檢測(cè)方法。另外,由于缺陷尺寸接近小型特征尺寸,許多從前認(rèn)為不那么嚴(yán)重的缺陷如今變得極具損害力。因而缺陷檢測(cè)和良率控制技術(shù)的改良成為加速開發(fā)并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的基礎(chǔ)。
檢測(cè)方法
Qimonda AG公司(原Infineon Technologies公司)在Dresden（德累斯頓,德國）的300mm設(shè)備目前執(zhí)行的是90nm生產(chǎn)設(shè)計(jì)規(guī)則。工藝的變化,尤其是前道工藝(FEOL)的變化引起幾種良率問題,因此要求采取更加有效的監(jiān)控方法,避免良率的大幅下降。1本文將對(duì)DRAM疊層前道工藝中出現(xiàn)的兩種問題進(jìn)行討論(圖1)。這些問題一般出現(xiàn)在新型深溝槽模塊和隔離溝槽(IT)模塊中。涉及的關(guān)鍵工藝包括埋置連接帶刻蝕和淺溝槽隔離(STI)CMP。
第一個(gè)問題是埋置連接帶刻蝕工藝后由近乎填充的溝槽中HAR結(jié)構(gòu)中的殘余物引起的。這些殘余物或附著于溝槽壁的某個(gè)部位,或在溝槽結(jié)構(gòu)底部形成橋接結(jié)構(gòu)(圖2)。殘余物對(duì)大面積、多個(gè)溝槽產(chǎn)生影響,并在進(jìn)行后序IT刻蝕工藝時(shí)做為上一層的缺陷很容易被檢測(cè)到。因此,使用新型檢測(cè)工藝對(duì)埋置連接帶刻蝕工藝進(jìn)行檢測(cè)的目的是為了檢測(cè)某一工藝缺陷,從而加速反饋周期。
STI孔洞是需要進(jìn)行監(jiān)控的第二種良率問題。微小的氧化物孔洞出現(xiàn)在STI模塊的有源區(qū)(AA島)之間(見圖3)。隨著設(shè)計(jì)規(guī)則的不斷縮小,這些缺陷顯得越來越關(guān)鍵。在后序工藝步驟中,這些孔洞被填充,引起短路并使器件的可靠性下降。
我們應(yīng)根據(jù)兩種缺陷類型的尺寸和特性,采用高選擇性監(jiān)控和檢測(cè)方法解決這兩種良率問題。缺陷的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于100nm尺寸節(jié)點(diǎn),且外形與/或材料幾乎沒有任何差別,這些通常可以輔助增加暗視場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)的散射強(qiáng)度。最佳檢測(cè)解決方案應(yīng)具備高分辨率和理想的高產(chǎn)能特征,從而實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。建議使用新型KLA-Tencor暗視場(chǎng)圖形晶圓檢測(cè)系統(tǒng) — Puma 9000。系統(tǒng)的核心功能是新型Streak成像技術(shù),它把照明通路中的激光散射技術(shù)與散射信號(hào)的高分辨率成像技術(shù)結(jié)合起來。采用高分辨率暗視場(chǎng)成像技術(shù)可使關(guān)鍵的靈敏度與高產(chǎn)能相結(jié)合。這一檢測(cè)概念使Infineon公司實(shí)現(xiàn)了有效的HAR殘余物和STI孔洞監(jiān)控戰(zhàn)略,并使之系統(tǒng)地應(yīng)用于工藝的改進(jìn)。
埋置連接帶工藝后產(chǎn)生的殘余物
對(duì)HAR結(jié)構(gòu)殘余物的檢測(cè)應(yīng)注意兩個(gè)重要問題。殘余物以群集的方式出現(xiàn),并使多個(gè)溝槽受到影響,形成細(xì)長的外形。第一個(gè)問題是檢測(cè)到的殘余物群的平均尺寸不確定。另外,隔離溝槽中殘余物缺陷的捕獲速率也不確定。
圖4證明受殘余物影響的溝槽群越大,缺陷的捕獲速率也越高,并且即使在很小的頻率下,也能捕獲隔離溝槽缺陷。通過信號(hào)-噪聲分析,可以對(duì)隔離溝槽中單個(gè)橋形缺陷進(jìn)行更詳細(xì)的研究。
