二次離子質(zhì)譜儀的雜質(zhì)污染分析在半導(dǎo)體失效分析中的應(yīng)用.pdf

1、集成電路是將各種電路器件集成于半導(dǎo)體表面而形成的電路。集成電路由于其“輕、薄、短、小”的特點，已經(jīng)成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的心臟。當(dāng)今的集成電路制程越來越精細(xì)，雜質(zhì)污染成為了造成集成電路產(chǎn)品非正常失效的主要原因之一。有些雜質(zhì)污染，比如薄膜的表面玷污，界面污染和半導(dǎo)體摻雜的污染，采用常規(guī)的光學(xué)分析手段，或者電子顯微鏡的觀察和測量是難以被發(fā)現(xiàn)，必須通過微觀的元素分析才能清楚的了解其成分，濃度和分布，而二次離子質(zhì)譜法就是現(xiàn)在最主要的方法。
　　

2、二次離子質(zhì)譜儀利用離子束轟擊樣品激發(fā)二次離子并收集計算各種二次離子的數(shù)量，得到樣品中的元素分布和總體劑量。本課題使用CAMECAIMS-6F以及ATOMIKA4500二次離子質(zhì)譜儀研究二次離子質(zhì)譜儀的主要分析條件，如一次離子源種類、一次離子束能量和束流密度、入射角度、二次離子收集種類和質(zhì)量分析器分辨率等，對分析結(jié)果的探測極限，橫向分辨率，濺射速率等的影響。并結(jié)合各種雜質(zhì)污染的特點，對分析條件進(jìn)行優(yōu)化。實驗發(fā)現(xiàn)選擇合適的一次離子種類，較大

3、的入射束能量和束流可以提高濺射速率、降低探測極限；較小的束流可以降低離子束的直徑，雖然降低了濺射速率但是可以提高橫向分辨率，并對探測極限影響不大；適當(dāng)增大入射角度可以大幅提高濺射速率；選擇合適的二次離子種類可以降低探測極限；而一味的提高分辨率卻會使二次離子信號強(qiáng)度減弱，反而降低探測極限影響分析效果。
　　最后結(jié)合三個實例，一是分析BF2離子注入中帶入的金屬鉬（Mo）污染；二是分析介質(zhì)層中摻雜的硼、磷元素擴(kuò)散進(jìn)入有源區(qū)的分布；三是對