Contamination par des alcalis dans des films diélectriques minces

NOTE D'APPLICATION

La performance des couches d’oxyde et d’autres couches diélectriques dans appareils électroniques peut être compromis par un alcali à ions mobiles de faible niveau Contamination tels que Li, Na et K. SIMS dynamique Les mesures de profil de profondeur offrent d’excellentes limites de détection (5E13 / cm2) et des distributions précises en profondeur pour ces contaminants. SIMS est donc un puissant outil de diagnostic et joue un rôle clé dans les programmes de réduction de la contamination.

Lors d'une analyse SIMS, ces espèces mobiles peuvent dériver vers l'interface oxyde / substrat car un faisceau d'ions chargés est utilisé pour profiler l'échantillon. Une compensation de charge précise est d’une importance primordiale lors de l’analyse afin d’obtenir la concentration et la répartition en profondeur correctes des ions mobiles dans les structures diélectriques complexes. La figure 1 montre les profils SIMS de Na dans un film de verre au borophosphosilicate (BPSG) sur une semi-conducteur dispositif. Les deux profils Na montrent une compensation de charge moyennement bonne en ce sens qu'aucun Na appréciable n'a migré vers l'interface BPSG / Si (700nm). Cependant, la courbe bleue (compensation de charge non optimisée) semble indiquer une diffusion de Na de l'interface à 100nm (interruption de dépôt à ce stade) dans la couche BPSG. Cela peut induire en erreur quant au mécanisme par lequel le Na est incorporé dans le BPSG. Le profil de Na correct, en rouge, montre que très peu de Na est en fait incorporé dans le BPSG. Pratiquement tout le Na est retenu à l’interface dépôt-interruption chez 100nm. Un petit pic de Na est toujours détecté à l'interface BPSG / Si et il s'agit sans aucun doute d'un véritable pic de contamination.

Figure 1

Figure 1

EFFETS DE SURFACE DE LA DÉFORMATION ET DE LA GRAVURE DE PLASMA

La figure 2 est un profil de profondeur de Na, K, B, P, Al, C et O acquis en une seule analyse sur une structure de dispositif composée de SiN / SiO2/ BPSG / SiO2/ Poly-Si / SiO2/Si. Une quantification précise et une distribution en profondeur des éléments alcalins permettent de déterminer avec exactitude où les ions mobiles sont introduits dans les couches au cours du processus. Par exemple, la correspondance entre la présence de pics de Na et de K et de pics pour Al montre que la contamination alcaline a été introduite aux points du processus où les trois métaux Al, I, II et III ont été déposés.

Figure 2

Figure 2

Un profil SIMS précis d'une couche de passivation de périphérique peut révéler de nombreux aspects du processus diélectrique. Le profil C montre que le SiO le plus élevé2 couche (0.8um à 1.1um) a été déposée à partir d’un silane (SiH4) tandis que les niveaux les plus élevés dans les deux couches suivantes montrent que ces couches ont été déposées à partir d’une source de tétraéthyle orthosilicate (TEOS).

La même analyse SIMS peut également être utilisée pour mesurer et quantifier le B et le P dans la couche BPSG de la pile de couches.

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