薄介质薄膜中的碱金属污染

应用笔记

氧化物和其他介电层的性能 电子设备 可以通过低浓度的移动离子碱来妥协 污染 如Li,Na和K. 动态SIMS 深度剖析测量提供了极好的检测限(≈5E13/ cm2)和这些污染物的准确深入分布。 因此,SIMS是一种强大的诊断工具,在污染减少计划中发挥着关键作用。

在SIMS分析期间,这些移动物质可以漂移到氧化物/基板界面,因为使用带电离子束来分析样品。 在分析期间准确的电荷补偿是至关重要的,以便获得复杂介电结构中移动离子的正确浓度和深度分布。 图1显示了a的硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)薄膜中Na的SIMS曲线 半导体 设备。 Na剖面均显示出适度的电荷补偿,因为没有明显的Na迁移到BPSG / Si界面(700nm)。 然而,蓝色曲线(非优化电荷补偿)似乎显示Na从界面处在100nm(此时的沉积中断)扩散到BPSG层中。 这可能误导了Na被纳入BPSG的机制。 红色的正确Na分布表明,事实上,实际上很少有Na掺入BPSG中。 事实上,所有Na都保留在100nm的沉积 - 中断界面处。 在BPSG / Si界面仍然检测到一个小的Na峰,这无疑是一个真正的污染峰。

图1

图1

应变和等离子体蚀刻的表面效应

图2是在由SiN / SiO组成的器件结构的单次分析中获得的Na,K,B,P,Al,C和O的深度分布图2/ BPSG /二氧化硅2/多晶硅/二氧化硅2/硅。 碱元素的精确定量和深度分布允许人们确定移动离子被引入层中的确切位置。 例如,Na和K峰的存在与Al的峰之间的对应关系表明,在沉积三种Al金属I,金属II和金属III的过程中的点处引入碱污染。

图2

图2

器件钝化层的精确SIMS轮廓可揭示介电工艺的许多方面。 C曲线显示最顶部的SiO2 从硅烷(SiH)沉积层(0.8um至1.1um)4来源,而接下来两层中的较高水平表明这些层是从原硅酸四乙酯(TEOS)源沉积的。

相同的SIMS分析也可用于测量和量化层堆叠中BPSG层中的B和P.

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