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Methode zum Nachweis von elektrisch relevanten Defekten in dielektrischen Schichten mittels eines Potentialkontrast-Rasterelektronenmikroskops

IP.com Disclosure Number: IPCOM000030803D
Original Publication Date: 2004-Sep-25
Included in the Prior Art Database: 2004-Sep-25
Document File: 2 page(s) / 830K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Defekte im BEOL (Backend of Line) können zu Kurzschlüssen zwischen den Metallisierungsebenen führen. Daher ist eine Ermittlung aller Chips mit Kurzschlüssen in den Isolationsschichten wünschenswert, so dass ausbeuterelevante Probleme in der Fertigung frühzeitig erkannt werden können. Bisher wird dieses Problem mittels elektrischer Teststrukturen gelöst. Jedoch müssen diese für einen spezifischen Defekttyp ausgelegt sein. Eine Idee besteht darin, einen berührungslosen Test der Isolationsschicht mittels einer Potentialkontrastmethode durchzuführen. Für den Dual Damascene Kupfer Prozess kann z.B. eine leitfähige Tantal/Tantalnitrid-Hartmaske eingesetzt werden. Diese ist durch eine darunter liegende, nicht leitende Schicht (z.B. Siliziumoxid) vom Wafer isoliert. Die Isolation der Chips untereinander wird mittels eines Rahmens hergestellt, der um jeden Chip geätzt wird. Mittels des Elektronenstrahls eines Rasterelektronenmikroskops (REM) wird die Hartmaske chipweise aufgeladen. Ist der Aufladeprozess abgeschlossen, können Elektronen die Oberfläche verlassen und erreichen den Detektor des Rasterelektronenmikroskops. Die Hartmaske wird dann auch in den Löchern abgeschieden, die durch Defekte oder Fehlprozessierung hervorgerufen worden sind, so dass eine irreparable, leitfähige Verbindung mit der unter der Isolationsschicht liegenden Metallebene entsteht (siehe Abb. 1). Wird diese Ebene mit dem Elektronenstrahl aufgeladen, kann keine Sättigung erreicht werden und die Elektronen fließen über diesen Defekt zum Substrat ab. Die Kapazität ist dabei um ein Vielfaches höher als die der Hartmaske eines einzelnen Chips oder Testbereichs und erzeugt eine deutlich andere Aufladungskurve (siehe Abb. 2).

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Methode zum Nachweis von elektrisch relevanten Defekten in dielektrischen Schichten mittels eines Potentialkontrast-Rasterelektronenmikroskops

Idee: Dr. Wolfgang Dickenscheid, DE-Dresden; Dirk Grueneberg, DE-Dresden

Defekte im BEOL (Backend of Line) können zu Kurzschlüssen zwischen den Metallisierungsebenen führen. Daher ist eine Ermittlung aller Chips mit Kurzschlüssen in den Isolationsschichten wünschenswert, so dass ausbeuterelevante Probleme in der Fertigung frühzeitig erkannt werden können.

Bisher wird dieses Problem mittels elektrischer Teststrukturen gelöst. Jedoch müssen diese für einen spezifischen Defekttyp ausgelegt sein.

Eine Idee besteht darin, einen berührungslosen Test der Isolationsschicht mittels einer Potentialkontrastmethode durchzuführen.

Für den Dual Damascene Kupfer Prozess kann z.B. eine leitfähige Tantal/Tantalnitrid-Hartmaske eingesetzt werden. Diese ist durch eine darunter liegende, nicht leitende Schicht (z.B. Siliziumoxid) vom Wafer isoliert. Die Isolation der Chips untereinander wird mittels eines Rahmens hergestellt, der um jeden Chip geätzt wird. Mittels des Elektronenstrahls eines Rasterelektronenmikroskops (REM) wird die Hartmaske chipweise aufgeladen. Ist der Aufladeprozess abgeschlossen, können Elektronen die Oberfläche verlassen und erreichen den Detektor des Rasterelektronenmikroskops. Die Hartmaske wird dann auch in den Löchern abgeschieden, die durch Defekte oder Fehlprozessierung hervorgerufen worden sind, so dass eine ir...