在線檢測與分析快速發(fā)現(xiàn)不可見的電學(xué)缺陷

成品率的角度來看，真正關(guān)心的是那些影響成品率的缺陷。其余的缺陷僅僅只是些小麻煩，所以把時(shí)間花在它們上面是一種浪費(fèi)。大部分在線檢查和缺陷探測方法都集中在可見缺陷，這樣或多或少影響性能。通常，工藝完成以后，只有在電學(xué)測試數(shù)據(jù)獲得之后才可能將其與產(chǎn)品成品率進(jìn)行關(guān)聯(lián)。當(dāng)然，我們已經(jīng)知道如何很好地估計(jì)哪些可見缺陷是重要的，哪些是與結(jié)構(gòu)和形態(tài)無關(guān)的。然而，隨著器件越來越小，新工藝中引入新結(jié)構(gòu)和新材料，越來越多的致命缺陷是不可見的——指對(duì)傳統(tǒng)在線檢測技術(shù)不可見。通常缺陷在形成后，只有經(jīng)過幾天或幾周的電學(xué)測試才能被找到。

要克服這個(gè)不足，人們開發(fā)了一種新的在線探測技術(shù)，該技術(shù)在探測不可見電學(xué)缺陷方面比傳統(tǒng)的技術(shù)要快10倍。另外，該技術(shù)獲得的電學(xué)數(shù)據(jù)還可以與可見缺陷關(guān)聯(lián)起來，這有助于鑒別致命缺陷和非致命缺陷。已表明，更快的缺陷探測和致因分析能夠縮短工藝開發(fā)和成品率學(xué)習(xí)周期，加快量產(chǎn)步伐，加速成品率恢復(fù)，更快將新產(chǎn)品推向市場，提高大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)量和利潤。

可見缺陷探測方法速度很快，幾乎能用在產(chǎn)品晶圓制造工藝的任何地方。相比之下，用傳統(tǒng)方法探測不可見缺陷有幾種局限性：

◆ 它們通常依賴產(chǎn)品晶圓或SRAM測試結(jié)構(gòu)的電學(xué)測試，之后進(jìn)行深入的可視觀察和離線失效分析。
◆ 它們僅能用于以后的制造工藝。
◆ 它們檢測到的缺陷很難在產(chǎn)品晶圓或測試結(jié)構(gòu)中再定位和分析。
◆ SRAM測試結(jié)構(gòu)可能對(duì)探測小缺陷不夠敏感。
◆ 在幾個(gè)ppb的量級(jí)上，要確保90nm及更高技術(shù)節(jié)點(diǎn)有穩(wěn)定的成品率，它們需要大量的晶圓才能提供有意義的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
◆ 在fab外的實(shí)驗(yàn)室做失效分析要花上很多天時(shí)間。

新技術(shù)擺脫了這些限制。它不僅快速，而且能在fab內(nèi)對(duì)特別設(shè)計(jì)的短流程（short-flow）測試晶圓做電學(xué)測量，并使用自動(dòng)聚焦離子束（FIB）和掃描電子顯微鏡（SEM）分析，以便在數(shù)小時(shí)內(nèi)獲得可行的失效分析結(jié)果，而不再需要花費(fèi)數(shù)天的時(shí)間（圖1）。

測試方法

測試晶圓，稱為特征載體（CV），含有經(jīng)過特別設(shè)計(jì)的測試結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)計(jì)工藝間相互作用很敏感，而這些相互作用則影響產(chǎn)品成品率。CV內(nèi)的測試結(jié)構(gòu)是根據(jù)特定的工藝或工藝模塊定做的。CV覆蓋了大部分FEOL和BEOL出現(xiàn)的問題，而且能完整覆蓋系統(tǒng)和隨機(jī)缺陷，并且只用3到6片晶圓就可得到1-3個(gè)ppt失效范圍的統(tǒng)計(jì)靈敏度。此外，由于CV是短流程測試芯片，設(shè)計(jì)為幾天內(nèi)制造完成（相比全流程晶圓數(shù)月時(shí)間），這實(shí)際上加快了學(xué)習(xí)周期。

在超凈間內(nèi)，大量使用CV的專用并行測試機(jī)是經(jīng)過特別設(shè)計(jì)的，而且比當(dāng)前參數(shù)測試機(jī)要快10-15倍。電測試數(shù)據(jù)自動(dòng)傳送到綜合分析軟件，該軟件能詳細(xì)表征工藝缺陷模式。該軟件將電學(xué)數(shù)據(jù)與所有已知可見缺陷數(shù)據(jù)做關(guān)聯(lián)，能讓操作員從更寬廣的屬性角度選擇與分類缺陷。該軟件通過文件接口導(dǎo)出已選擇的數(shù)據(jù)和定位。