原创 局部测定硅晶片中金属杂质

引言

在超大型集成（ULSI）器件制造过程中，随着包装密度的增加，对可接受的金属污染水平的要求变得更加严格。由于微量的金属杂质会影响电子器件的性能，因此需要一种高度精确的分析技术。

本文介绍了晶圆片上特定区域的分析方法。对于硅片的局部区域和特定深度的样品制备，英思特已经开发了一种取样装置，使用该设备可以在多个晶片上的相同固定位置上更容易地定义蚀刻区域。制备完成后，用电热原子吸收分光光度法（ETAAS法）测定了铁（Fe）、铜（Cu）和镍（Ni）。

实验与讨论

在主板和盖板之间放置一个晶片。我们将取样管放在特定的孔中进行分析，将100微升的蚀刻溶液滴入被采样管包围的晶片表面上。在取样管的孔内连接了一个真空管。通过真空泵排出反应气体，并通过照亮晶片下的红外灯来干燥蚀刻溶液。在干燥蚀刻溶液后，去除盖板和真空管。

我们将该局部蚀刻技术应用于被镍铜污染的晶片，对硅片进行吸附研究。在本研究中，将少量的铜和镍污染物溶液滴在晶片表面的任意位置，并进行热处理以扩散到真个晶圆体。晶圆片上的污染位置和使用局部蚀刻技术的测量结果如图1所示。

图1：晶圆上铜和镍的分析结果

通过浸渍法故意污染晶片表面的铜。在这种污染状态下，晶片表面吸附的总铜总量为5×1011个原子/cm2。在图2中，电气不良以及良好的区域被区分为黑白矩形，平衡电压(BV)失败的标准为8MV/cm。最终，BV结果显示了失效分布中特定的区域趋势。与其他区域相比，晶圆图的上部区域发生了更大的BV故障。

图2：受铜污染晶片的BV失效分布

结论

英思特研究表明利用局部蚀刻技术可以有效地分析特定区域上的金属杂质。局部蚀刻设备的最大优点是其对不同的晶片样品的普遍适用性，如抛光、氧化和图案化晶片。如果控制局部蚀刻的条件（如化学成分或浓度、蚀刻面积和蚀刻深度），局部蚀刻技术不仅可以分析金属杂质对半导体器件电子性质的影响，还可以分析各种器件层中的痕迹金属杂质。

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。