Методы и возможности in-line контроля тонкопленочных материалов в производстве субмикронных интегральных микросхем (300,00 руб.)

Стр.2

Стр.126

Стр.127

УДК 621.38.049.77:539.23(075.8) В191 Рецензенты: канд. техн. наук, доцент Н. И. Филимонова канд. техн. наук, ведущий инженер-технолог АО «НЗПП Восток» В. П. Попов Васильев В. Ю. В191 Методы и возможности in-line контроля тонкопленочных материалов в производстве субмикронных интегральных микросхем: учебное пособие / В. Ю. Васильев. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2023. – 128 с. ISBN 978-5-7782-4926-4 Пособие составлено на базе 40-летнего личного опыта работы автора на отечественных и зарубежных предприятиях микроэлектронной отрасли. Рассмотрена совокупность вопросов организации и использования в серийном производстве субмикронных интегральных микросхем (ИМС) методов непосредственного производственного (in-line) контроля тонкопленочных материалов – основы современных ИМС. Приведены примеры приборов контроля и возможностей их применения для характеризации процессов получения и свойств тонких пленок. Рассмотрены решения технологических задач с помощью in-line методов на примере важнейшего узла ИМС – диэлектрической планаризируемой изоляции между транзисторным уровнем (FEOL) и первым уровнем металлизации (BEOL) микросхем. Проанализирован подход к квалификации технологических процессов/оборудования для создания тонких пленок в производстве, изложены примеры проведения исследований технологической направленности. Показаны необходимость и возможности использования вместе с in-line методами также методов контроля at-line (в лабораториях вне производства) и off-line (в специализированных аналитических организациях). В пособии использованы и пояснены многочисленные англоязычные термины, принятые в технологиях и производстве интегральных микросхем. Материал пособия может быть рекомендован для обучения бакалавров и магистрантов по направлениям 11.03.04 и 11.04.04 («Электроника и наноэлектроника»), 28.03.01 и 28.04.01 («Нанотехнологии и микросистемная техника») в рамках семинаров по специальностям и по дисциплинам, связанным с преподаванием физико-химических основ технологических процессов изделий микроэлектроники, микросистемной техники, наноэлектроники. Рекомендуется для магистрантов и аспирантов по специальности 11.06.01 «Электроника, радиотехника и системы связи», а также для технологов производства ИМС, исследователей в области нанотехнологий. УДК 621.38.049.77:539.23(075.8) ISBN 978-5-7782-4926-4 © Васильев В. Ю., 2023 © Новосибирский государственный технический университет, 2023

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение .................................................................................................................. 3 Вопросы для самопроверки по введению ..................................................... 12 Дополнительная литература по технологиям и маршрутам ИМС .............. 12 Глава 1. Тонкие пленки в технологиях ИМС ................................................ 13 1.1. Общие сведения ........................................................................................ 13 1.2. Краткие физико-химические основы ХОГФ ......................................... 15 1.3. Основные методы ХОГФ в технологиях ИМС ...................................... 16 1.4. Химические реакции формирования тонких пленок ............................ 18 1.5. Основные функциональные зависимости ХОГФ .................................. 19 1.6. Проблематика ХОГФ для технологий ИМС .......................................... 22 Вопросы для самопроверки по главе 1 .......................................................... 25 Дополнительная литература к главе 1 ........................................................... 26 Глава 2. In-line контроль в технологиях ИМС .............................................. 27 2.1. Общая информация .................................................................................. 27 2.2. Общие требования к in-line методам контроля и оборудованию ......... 31 2.3. Примеры методов и оборудования для in-line контроля тонких пленок в производстве ИМС ................................................................... 34 2.3.1. Измерение толщины тонких пленок (thickness) ............................. 35 2.3.2. Измерение поверхностного сопротивления (sheet resistance) ...... 36 2.3.3. Измерение поверхностной дефектности (surface defects) ............. 38 2.3.4. Измерение механических напряжений (stress measurement) ........ 40 2.3.5. Контроль состава тонких пленок (composition, content) ................ 42 2.3.6. Сканирующая зондовая микроскопия (AFM) ................................. 44 2.3.7. Электрические измерения (electrical) ............................................. 45 2.4. At-line методы анализа на предприятиях микроэлектроники ............... 47 2.5. Off-line методы анализа ............................................................................ 50 2.6. Использования результатов in-line контроля в производстве ИМС .... 53 2.6.1. Мониторинг технологических процессов ....................................... 54 2.6.2. Концепция 6-сигма ........................................................................... 56 2.6.3. Оценка техпроцессов по безразмерным индексам ........................ 60 Вопросы для самопроверки по главе 2 .......................................................... 62 Дополнительная литература к главе 2 ........................................................... 62 126

Стр.126

Глава 3. Пример решения технологических задач в производстве ИМС: квалификация процессов ХОГФ ТП ............................................... 64 3.1. Общие сведения ........................................................................................ 64 3.2. Постановка задачи .................................................................................... 67 3.3. Квалификация технологии ТП БФСС по опции 1 ................................. 69 3.3.1. Оборудование для SACVD БФСС ................................................... 69 3.3.2. Выбор методов контроля ТП БФСС ............................................... 72 3.3.3. Характеризация процесса SACVD и ТП БФСС ............................. 73 3.4. Квалификация технологии по опции 2 ................................................... 81 3.4.1. Оборудование для APCVD БФСС ................................................... 81 3.4.2. Характеризация процесса APCVD и ТП БФСС ............................. 83 3.4.3. Оценка варианта APCVD liner oxide для опции 2 .......................... 83 Вопросы для самопроверки по главе 3 .......................................................... 85 Дополнительная литература к главе 3 ........................................................... 85 Глава 4. Пример решения системных исследовательских задач в производстве ИМС: дефектность ТП БФСС .............................. 87 4.1. Исходные данные, проблема и постановка задач .................................. 87 4.2. Направление и методология исследований ........................................... 88 4.3. Кинетика роста и укрупнение дефектов БФСС ..................................... 91 4.4. Внешний вид и классификация дефектов БФСС .................................. 93 4.5. Обобщение результатов ......................................................................... 100 4.6. Оценка заряда в пленках БФСС in-line методом SPV ......................... 101 Вопросы для самопроверки по главе 4 ........................................................ 103 Глава 5. Примеры решений частных технологических задач в производстве ИМС: оценка процессов ХОГФ и тонких пленок для ПМД в субмикронных ИМС ...................................... 104 5.1. Общие сведения ...................................................................................... 104 5.2. Задачи и методология оценки процессов ХОГФ ................................. 105 5.3. Оценка заполнения пустот в БФСС при использовании RTA ........... 107 5.4. Оценка модифицированных процессов SACVD БФСС...................... 107 5.5. Оценка PECVD liner oxide ..................................................................... 110 5.6. Оценка процесса получения SiO2 и ФСС в ПВП ................................. 112 Вопросы для самопроверки по главе 5 ........................................................ 115 Библиографический список ............................................................................... 116 Термины, аббревиатуры, определения .............................................................. 120 127

Стр.127