얇은 유전체 막의 알칼리 오염

애플리케이션 노트

의 산화물 및 기타 유전체층의 성능 전자 제품 저급 이동 이온 알칼리에 의해 손상 될 수있다. 오염 Li, Na 및 K와 같은. 동적 SIMS 깊이 프로파일 링 측정은 탁월한 탐지 한계를 제공합니다 (≈5E13 / cm2) 및 이러한 오염 물질에 대한 정확한 심층 분포를 제공합니다. 따라서 SIMS는 강력한 진단 도구이며 오염 감소 프로그램에서 중요한 역할을합니다.

SIMS 분석 동안, 이러한 이동성 종은 전하를 띤 이온 빔을 이용하여 샘플을 프로파일 링하기 때문에 산화물 / 기판 계면으로 표류 할 수 있습니다. 복잡한 전하 구조에서 이동 이온의 정확한 농도와 깊이 분포를 얻기 위해서는 정확한 전하 보상이 분석 중에 중요합니다. 그림 1는 BPSG (borophosphosilicate glass) 막의 Na의 SIMS 프로파일을 보여줍니다. 반도체 장치. 두 Na 프로파일 모두 BPSG / Si 계면 (700nm)으로 이동 한 감지할만한 Na가 없다는 점에서 적당히 우수한 전하 보상을 보여줍니다. 그러나, 파란색 곡선 (최적화되지 않은 전하 보상)은 100nm (이 지점에서 증착 중단)에서 BPSG 층으로의 Na 확산을 보여줍니다. 이것은 Na가 BPSG에 통합되는 메커니즘을 오도 할 수 있습니다. 빨간색으로 표시된 정확한 Na 프로파일은 실제로 Na가 실제로 BPSG에 통합되었음을 보여줍니다. 거의 모든 Na는 100nm의 증착 인터 럽션 인터페이스에서 유지됩니다. 작은 Na 피크가 BPSG / Si 계면에서 여전히 감지되며 이는 의심의 여지없이 실제 오염 피크입니다.

그림 1

그림 1

변형 및 플라즈마 에칭의 표면 효과

그림 2은 SiN / SiO로 구성된 소자 구조에 대한 단일 분석에서 얻은 Na, K, B, P, Al, C 및 O의 깊이 프로파일입니다2/ BPSG / SiO2/ Poly-Si / SiO2/시. 알칼리 원소의 정확한 정량화 및 심층 분포는 공정에서 이동 이온이 층으로 도입되는 위치를 정확히 결정할 수있게합니다. 예를 들어, Al에 대한 피크를 갖는 Na 피크와 K 피크의 존재 사이의 일치는 3 개의 Al 금속 I, 금속 II 및 금속 III가 침착되는 과정에서 알칼리 오염이 도입되었음을 보여준다.

그림 2

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장치 패시베이션 층의 정확한 SIMS 프로파일은 유전체 프로세스의 많은 양상을 나타낼 수 있습니다. C 프로파일은 최상부의 SiO2 층 (0.8um 내지 1.1um)은 실란 (SiH4) 소스 인 반면, 다음 두 층의 높은 층은 이들 층이 테트라 에틸 오르토 실리케이트 (TEOS) 소스로부터 증착 된 것을 나타낸다.

동일한 SIMS 분석을 사용하여 층 스택의 BPSG 층에서 B 및 P를 측정하고 정량화 할 수도 있습니다.

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