半导体器件缺陷定位技术研究

【摘要】：随着半导体集成电路技术的发展,半导体工艺关键尺寸已经从微米级缩小至亚微米、乃至纳米级,从而单个芯片的集成度显著提高以适应日益增加的多功能应用。在芯片制造过程中,提高芯片的良品率和可靠性是所有芯片厂商和终端客户最重视的环节,因此半导体芯片失效分析技术显示出日益增加的重要性。但是先进的半导体工艺技术和复杂的芯片功能应用,导致失效分析技术面临的困难也逐步增大。 在半导体芯片失效分析中,缺陷定位技术至关重要。本论文详细地介绍了缺陷定位技术的基础,并着重研究了如何运用光子辐射定位技术(Photoemission)和近红外激光感应(IR-OBIRCH)技术来定位缺陷。Photoemission技术是利用半导体元器件在电场激发下产生的不同波长的光通过光学系统的捕获,在图像上产生相应的发光点。该技术对于功能性失效分析意义显著。IR-OBIRCH(Infrared Optical beam Induced Resistance Change)技术主要是通过激光加热电流流经的路径时电流或者电压的变化来探测缺陷的精确位置。该技术更加适用于漏电流失效分析案例。 本论文在介绍缺陷定位技术的同时结合工程实践中遇到的各种失效模式,采用以光子辐射定位技术(Photoemission)和近红外激光感应技术(IR-OBIRCH)为主的分析手段,进行大量实验,得到了精确定位的方法,并给出了实验结果。此外,在论文中介绍了基于近红外激光感应技术(IR-OBIRCH)的高级缺陷定位技术“软缺陷定位技术”SDL(Soft defect location),并在实际失效分析案例中得到应用。