300mm爐管工藝中的顆粒和缺陷控制.pdf

1、集成電路中的氧化、擴(kuò)散、沉積、退火以及合金等許多工藝步驟均涉及爐管工藝。爐管工藝中的顆粒和缺陷問題會(huì)造成產(chǎn)品良率的損失和報(bào)廢的潛在風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重的話甚至?xí)斐蓹C(jī)臺的停線以及機(jī)臺保養(yǎng)周期內(nèi)的額外保養(yǎng)。本文基于爐管工藝，對遇到的顆粒和缺陷問題提出了相應(yīng)的解決方案。重點(diǎn)圍繞晶舟和擋片變形產(chǎn)生的顆粒問題、氮化硅爐管結(jié)晶類顆粒問題和摻雜多晶硅層鼓包缺陷問題等三方面展開了研究。
　　本文采用美國科天(KLA-Tencor)公司的Surf-scan

2、 SP2控片檢測系統(tǒng)檢測了高溫氧化爐中形成的顆粒，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過氧化工藝300mm晶圓上常常有近百個(gè)大于1 um的顆粒。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)這種顆粒是由晶舟和擋片變形引起的。為了改善晶舟和擋片變形幾率，本文采用了在擋片回收流程中增加45度旋轉(zhuǎn)步驟，并把程式晶舟的出管溫度從750度降低到700度等方法。采用新方法后使300mm晶圓上的顆粒數(shù)降到了個(gè)位數(shù)的量級。本文還開發(fā)了一種簡易的量測方法可以精確判斷晶舟變形程度。
　　另外本文研究了氮化硅爐管產(chǎn)

3、生的缺陷，用KLA分析300mm晶圓有上百顆小于0.2um的結(jié)晶類缺陷。對于這種缺陷，我們把程式的氨氣吹掃時(shí)間減少一半到5分鐘，晶舟出管溫度由400度增加到650度，最后精確控制法蘭口的溫度在150度。采取了以上方法后使晶圓上的缺陷數(shù)量基本消除。
　　最后本文研究了LPCVD摻雜多晶硅層鼓包缺陷問題，用KLA分析300mm晶圓顆粒數(shù)量多達(dá)三四百顆。經(jīng)過切片分析，該鼓包是多晶硅在沉積過程中異常生長造成的。對于這個(gè)鼓包缺陷問題，我們在

4、工藝程式之間加做清洗程式，來凈化工藝腔中氣氛;當(dāng)設(shè)備的累積膜厚大于3um后，對機(jī)臺進(jìn)行大保養(yǎng)和更換;我們把擋片使用次數(shù)從5次改為1次，優(yōu)化清洗流程;對于產(chǎn)品部分我們增加晶背清洗流程，減少缺陷的發(fā)生頻率。通過以上方法使顆粒數(shù)量降低到個(gè)位數(shù)水平。
　　本文結(jié)合質(zhì)量管制的幾大手法，運(yùn)用各種分析手段找出了缺陷問題產(chǎn)生的源頭，并提出引起缺陷產(chǎn)生的機(jī)理模型，目的是最終通過各種實(shí)驗(yàn)找出工藝最優(yōu)化的方法，解決由爐管工藝中的顆粒和缺陷問題，我們希望