《半导体技术》一九八一年一至六期题目索引

题 目 期 页 工作报告集成电路制备中金属杂质与微缺陷的自吸除……一((100)取向的磕材料在双极器件中的应用……‘一(硅片在灞加兰氯乙烯的氧化气氛中氧化…………一(片状磷源的扩散………………………………………一【用POC【3作源进行磷扩散...…………………………一(探讨研制精细光刻掩模的途径………………………一(C丑f0.S电路中的寄生可控硅现象…………………一(薄膜混合集成电路失效械分析………………………一(高频晶体管工作寿命实验中抑制振荡的方法……一(tI沟MOS三管单元动态R4M的再生周期与工作点 的关系-..………………     

晶体的形变与缺陷

一、引言制造集成电路的工艺周期长又复杂,在各个制造工艺中影响最终的电特性的主要因素很多。为了提高集成电路的电特性,找到这些因素以改进工艺是很必要的。其中一个重要的因素是晶体的缺陷和形变。硅单晶本来是缺陷很少的晶体,然而在集成电路制造工艺中引进的晶体缺陷却非常多。要作成理想的无缺陷器件是不可能的。杂质的扩散是头一个问题,在高温高浓度的杂质扩散中要产生很多的位错和析出。另外,由于氧化膜     

硅中注入硼的异常扩散

<正> 浅结制备是超大规模集成电路发展的关键技术之一。硅中硼、磷等杂质注入,在退火时发生异常扩散,使浅结的控制困难。异常扩散是一个瞬态快速扩散过程。对于硼,在退火开始时,杂质分布尾部推移极快,随之减慢,恢复正常扩散。这一过程用衰变时间表征。     

用于硅器件和集成电路的某些吸除技术

我们知道,Si中的缺陷(如位错、层错、滑移线等)和某些微量杂质(Cu、Au、Fe等),对器件性能和成品率的影响是很大的。而最坏的情况还是晶体缺陷与重金属杂质的结合(缺陷处原子排列较松散,则金属原子易于沉淀在缺陷附近),这往往是影响器件成品率的一个重要因素。因此,设法减少金属杂质在Si中的含量,对提高器件成品率(特别是对受P-N结漏电限制的成品率)将具有很重要的意义。     

激光结晶a-Si:H SOI离子注入和快速退火

本文对激光结晶a-Si∶H SOI结构砷注入和快速退火行为作了研究.a-Si∶H激光结晶有Lp-LCR,OD,FCR-2,FCR-1四个结晶区.用剖面电镜观察了结晶区的结构.扩展电阻测量表明Lp-LCR区中有两种扩散机制,即杂质在晶粒体内扩散和沿缺陷扩散.OD区中有三种扩散形式,除有上述两种以外,还有沿缺陷的扩散.首次比较了沿晶界和缺陷的扩散速度.     

集成电路多层互连结构故障定位方法

随着超大规模集成电路特征尺寸的不断缩小,晶圆级失效点的尺寸也随之不断减小,使得常规的失效定位方法EMMI, OBIRCH已无法满足深亚微米级别故障定位的要求。为了能够实现更精准定位缺陷位置,本文提出了一种先进的深层互连缺陷探测技术:微探针测试定位方法。同时,将故障区域划分为浅层金属,底层金属,深层金属及互连通孔缺陷,提出了根据多层互连金属的结构选择对应定位分析技术的方法,分析和讨论了这几种位置缺陷探测的特点以及推荐的故障定位技术。通过实例分析揭示集成电路多层金属互连失效的主要失效机理,对提高失效分析的成功率以及深亚微米的集成电路的设计有着重要的参考作用。     

利用反向补偿原理控制硅CVD外延层中的金属杂质和微缺陷

本文分析了硅CVD外延生长中金属杂质沾污、吸附-解吸机理模型和微缺分布规律,提出了用反向补偿原理优化外延工艺,有效地解决了硅外延层的金属杂质和微缺陷。     

双掺硅单晶基本物理特性的研究

按一定掺杂比例制备了一种双掺硅单晶.单晶片经热处理后形成的P-N结具有结深浅、均匀、杂质浓度分布不同于扩散结和离子注入结等特点.本文研究了这种双掺硅单晶的基本物理特性;测量了各种电学参数和进行了位错等晶体缺陷的金相观察,并将这种材料与单掺杂硅单晶的某些电学性质进行了比较.     

利用反向补偿原理控制硅CVD外延层中的金属杂质和微缺陷

本文分析了硅ＣＶＤ外延生长中金属杂质沾污、吸附－解吸机理模型和微缺分布规律，提出了用反向补偿原理优化外延工艺，有效地解决了硅外延层的金属杂质和微缺陷。     

GaAs离子注入Si的快速热退火

一、引言 GaAs集成电路的发展与在半绝缘衬底上进行外延的外延层或进行出子注入形成导电沟道的质量和接触区的常规工艺有关。由于在器件和电路制造过程中,存在外延材料成本高以及难以制成浅结等问题,所以,近年来,国际上广泛开展了离子注入高纯半绝缘GaAs来制造砷化镓场效应晶体管和进行GaAs单片集成电路的研究。离子注入具有掺杂浓度可控,均匀性和重复性好的特点,以及与其它工艺组合灵活等优点。但注入样品必须在高温(≥800℃)下退火,以消除注入损伤和电激活掺杂剂。在通常的炉子退火(850℃,30′)条件下,由于GaAs表面的As原子易挥发,使得GaAs的化学计量比失配,造成器件特性变坏。使用包封层,虽然解决了As原子的挥发问题,但由于包封层与样品之间的热膨胀系数不匹配,在高温下存在热应力,进而引起膜皱曲甚至脱落,样品表面层中该热应力引入缺陷杂质对材料特性产生影响。目前,国外研究较多的是快速热退火(RTA)。这种方法由于退火时间短,退火温度高,更有利于复杂缺陷的消除,激活层电特性好,注入杂质和衬底杂质的互扩散小,不需包封层,因此消除了包封层和衬底界面处的应力和组分互扩散,而且退火时不涉及AsH_3这样的有毒气体。     

多晶硅太阳电池转换效率和晶体缺陷相关性

多晶硅太阳能电池组件以它显著的综合成本优势被广泛应用.铸锭多晶硅的晶体缺陷特征与其电池转换效率有着强烈的关联性.晶体的底部和顶部缺陷密度高,对应的电池转换效率低(14.5~15.5%);晶体中部因为较低的缺陷密度,对应着较高的电池转换效率(16.5~17.5%).不同种类的晶体缺陷对电池效率的影响又不尽相同,比如位错等顽固性缺陷会保留至终,而间隙态金属杂质等可去除的缺陷则会在电池制备过程中得以消除.     

电压衬度像技术在IC失效分析中的应用

电压衬度像(PVC)技术是用于定位集成电路不可见缺陷的一种有效的失效分析方法,结合聚焦离子束(FIB)精准的微切割技术,可将PVC技术应用于长金属互连线的缺陷定位.主要介绍了PVC技术及其原理,概述了如何在SEM和FIB中应用其工作原理有效地定位IC缺陷位置,并就接触孔/通孔缺陷以及规则长金属导线的失效实例展开讨论和分析.     

先进半导体硅材料:优化纳米集成电路性能的重要基础

本文阐述了用于纳米集成电路的大直径硅材料中传热、传质过程,硅中金属杂质元素行为以及点缺陷及其衍生缺陷的产生和运动规律,表面形态与表面质量控制等研究热点;介绍了绝缘体上硅(SOI)、锗硅和应变硅等硅基材料的特性及技术发展趋势;展望了硅及硅基材料未来在纳米电子学和光子学领域的发展前景。     

硅硅直接键合界面杂质分布研究

根据硅片直接键合工艺中硅片的杂质分布与扩散规律,使用集成电路模拟软件T—SUPREM4建立一个键舍过程中杂质再扩散模型。该模型有利于MEMS和IC电路的集成化设计。使用该模型对键合热处理时的杂质再扩散进行模拟,得到了在500C温度下进行键合时界面处杂质的分布曲线。结果表明,热处理1h杂质再扩散已基本停止;键合界面处的氧化层对杂质扩散有明显的阻止作用．这有利于改善器件性能。     

双掺硅单晶及其P-N结研究

按照一定的掺杂比例制备了一种双掺硅单晶。单晶片经热处理后形成的P-N结具有结深浅、均匀、杂质浓度分布不同于扩散结和离子注入结等特点。本工作对P-N结形成的规律进行了理论和实验研究,结果十分吻合。对P-N结的基本特性和光学性能的研究说明:这种双掺硅形成的P-N结有可能用于制作光电器件、集成电路、太阳能电池和某些特殊器件。结果还有助于对硅表面反型的机构及界面问题的进一步认识。这项研究工作还提供了一种新的获取P-N结的工艺方法,这种方法在制造某些器件和集成电路时,工艺将大为简化。     

电化学方法去除Si片CMP后表面金属杂质的研究

论述了集成电路制备中Si衬底CMP过程中引入的金属杂质的危害,分析了目前CMP后清洗中金属杂质去除方法的现状和存在问题,通过对金属杂质在Si片表面的吸附进行理论分析,提出了用金刚石膜电化学清洗方法去除.该方法通过阴极对金属离子的吸附并放电还原,达到了去除微量金属杂质的目的,同时使难以去除的重金属杂质也得到了有效去除,减少了环境污染.     

基于电路和版图辅助的集成电路失效定位研究

EMMI和OBIRCH是通用的集成电路失效定位方法，二者属于器件级定位，能够将失效缩小至局部，但可能无法精确定位失效结构。在EMMI或者OBIRCH技术基础上，提出一种基于电路原理/仿真、版图、微探针测试等来辅助电路分析的定位方法。首先通过有效电激励进行EMMI和OBIRCH分析，确认标记点是否属于失效的功能电路；再通过电路原理分析或版图确定可能的漏电位置和结构，最后经电路仿真或微探针测试等方法确定精确失效点。案例研究结果显示，基于电路和版图辅助法，可快速定位氧化层击穿形成的漏电、金属划伤引起的CMOS反相器负载低阻和金属刻蚀缺陷导致的功能失效，提高了失效分析的成功率。     

基于热激光激发OBIRCH技术的失效分析

针对传统失效定位技术如光辐射显微镜(EMMI)和红外成像等无法对互连失效进行定位的问题,在半导体失效分析中引入了热激光激发(TLS)技术进行失效定位.该技术应用激光束对材料进行加热,改变材料电阻特性,从而检测到缺陷.光束感生电阻变化(OBIRCH)技术即为TLS技术的一种.对技术原理进行了综述,并利用OBIRCH激光扫描显微镜对功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、集成电路静电放电(ESD)保护端口和金属-绝缘体-金属(MIM)电容进行失效定位.结果表明TLS技术对于短路、漏电以及电流路径成像的定位十分有效.特别是难以观察的微小失效如晶体管击穿、铝硅互熔短路和介质层裂纹等.OBIRCH技术对精确和快速地定位多层金属化布线、新型封装的短路和阻性缺陷等方面有着重要的作用.     

集成电路芯片的工艺诱生缺陷

调研了三条100—150mm集成电路生产线上IC芯片的工艺诱生缺陷。研究表明，这些IC生产线上存在三种影响IC成品率的主要诱生缺陷，离子注入诱生弗兰克不全位错，薄膜应力和杂质收缩应力引起的位错和隔离扩散区的位错。前二种缺陷存在于MOS电路，后一种存在于双极型电路。弗兰克不全位错起因于离子注入损伤诱生的氧化诱生层错(OISF)，薄膜应力和杂质收缩压力引起的位错和隔离扩散区的位错都与薄膜应力和高浓度替位杂质的收缩应力有关。同时，提出了减少这几类缺陷密度的工艺途径。     

二氧化硅/硅界面附近的金属杂质

我们用有意地进行了金属沾污的硅片,采用缺陷腐蚀和二次离子质谱测定法,研究了干O_2和O_2/HCl氧化过程中,二氧化硅/硅界面附近的金属杂质(Cu、Fe、Cr和Ni)的特性。各种金属在热氧化过程中的再分布情况是不相同的,Cu扩散到硅中并且倾向于被二氧化硅排斥,给出的浓度峰离界面0.3～1.2微米。Fe累积在二氧化硅/硅界面附近处,而Cr倾于累积在氧化物里,硅里面的浓度较低。O_2/HCl氧化对Cu杂质的吸收能力是极好的,而对Fe和Cr杂质的吸除能力则很差。Cu和Fe杂质沉积在二氧化硅/硅界面附近的硅里面,而Cr和Ni杂质沉积在二氧化硅/硅界面附近处的二氧化硅里面。