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CMOS工艺中plasma损伤WAT方法研究

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发布时间：

2022-04-21

CMOS工艺中plasma损伤WAT方法研究:
硅圆片传输检测，便是在半导体硅片完成所有的制程工艺后，对硅圆片上的各种检测结构进行电性检测，它是反映产品质量的一种手段，是产品入库前进行的最后一道质量检验。
随着着半导体技术的发展壮大，plasma工艺已广泛应用于集成电路制造中，离子注入、干法刻蚀、干法去胶、UV辐射、薄膜淀积等都很有可能会引入plasma损伤，而常规的WAT结构无法监测，很有可能致使元件的前期失效。
plasma工艺广泛应用于集成电路制造中，比如plasma刻蚀、plasma增强式化学气相淀积、离子注入等。它具有方向性好、反应快、温度低.均匀性好等优点。
plasma 但是它也同时带来了电荷损伤，随着栅氧化层厚度的不断降低，这种损伤会越来越影响到MOS元件的可靠性，因为它可以影响氧化层中的固定电荷密度、界面态密度、平带电压、漏电流等参数。
带天线元件结构的大面积离子收集区(多晶或金属)一般位于厚的场氧之上，因此只需要考虑薄栅氧上的隧道电流效用。大面积的收集区称为天线，带天线元件的隧道电流增加倍数等于厚场氧上的收集区面积与栅氧区面积之比，称为天线比。
如果栅氧区较小，而栅极面积较大，大面积栅极收集到的离子将流向小面积的栅氧区，为了保持电荷平衡，由衬底注人栅极的隧道电流也需要随之增加，增加的倍数是栅极与栅氧面积之比，增加了损伤效用，这种现象称为“天线效用”。
对于栅注入的情况，隧道电流和离子电流之和等于plasma中总的电子电流。因为电流很大，即使没有天线的增加效用，只要栅氧化层中的场强能产生隧道电流，就会引起plasma损伤。
在正常的电路设计中栅端一般都需要开孔经多晶或金属互连线引出做功能输入端，就相当于在薄弱的栅氧化层上引入了天线结构，所以在正常流片及WAT监测时所进行的单管元件电性检测和数据分析无法反映电路中实际的plasma损伤情况。
氧化层继续变薄到3nm以下，基本不用再考虑充电损伤问题，因为对于3nm厚度的氧化层而言，电荷积累是直接隧穿越过氧化层势垒，不会在氧化层中形成电荷缺陷。