集成电路工艺扩散离子注入失效分析
扩散工艺常见质量问题及分析
扩散工艺常见质量问题及分析一、硅片表面不良1、表面合金点。
形成表面合金点的主要原因是表面浓度过高。
（1）预淀积时携带源的气体流量过大。
如CVD预淀积时源的浓度过高，液态源预淀积时通源的气体流量过大或在通气时发生气体流量过冲；（2）源温过高，使扩散源的蒸气压过大；（3）源的纯度不高，含有杂质或水份；（4）预淀积时扩散温度过高，时间太长；为了改善高浓度扩散的表面，常在浓度较高的预淀积气氛中加一点氯气，防止合金点产生。
2、表面黑点或白雾。
这是扩散工艺中经常出现的表面问题。
一般在显微镜下观察是密布的小黑点，在聚光灯下看是或浓或淡的白雾。
产生的原因主要有：（1）硅片表面清洗不良，有残留的酸性水汽；（2）纯水或化学试剂过滤孔径过大，使纯水或化学试剂中含有大量的悬浮小颗粒（肉眼观察不到）；（3）预淀积气氛中含有水分；（4）扩散N2中含有水分；（5）硅片在扩散前暴露在空气中时间过长，表面吸附酸性气氛；3、表面凸起物。
主要是由较大粒径的颗粒污染经过高温处理后形成的。
如灰尘、头屑、纤维等落在硅片表面，或石英管内的粉尘、硅屑等在进出舟时溅到硅片表面。
表面凸起物一般在日光灯下用肉眼可以看到。
4、表面氧化层颜色不一致。
通常是用CVD预淀积时氧化层厚度不均匀；有时也可能是扩散时气体管路泄漏引起气氛紊乱；气体还有杂质，使扩散过程中生长的氧化层不均匀，造成氧化层表面发花；5、硅片表面滑移线或硅片弯曲。
这是硅片在高温下的热应力引起的，一般是由进出舟速度过快，硅片间隔太小，石英舟开槽不合适等引起的。
6、硅片表面划伤，边缘缺损，或硅片开裂等，通常是由操作不当造成的。
也有石英舟制作不良（放片子的槽不在同一平面上或槽开的太窄，卡片子）的因素。
二、漏电流大漏电流大在集成电路失效的诸因素中通常占据第一位。
造成集成电路漏电流大的原因很多，几乎涉及到所有的工序。
主要有：（1）表面沾污（主要是重金属离子和碱金属离子）引起的表面漏电；（2）Si－SiO2界面的正电荷，如钠离子、氧空位，界面态等引起的表面沟道效应，在p型区形成反型层或耗尽层，造成电路漏电流偏大；（3）氧化层的缺陷（如针孔等）破坏了氧化层在杂质扩散时的掩蔽作用和氧化层在电路中的绝缘作用而导致漏电；（4）硅片（包括外延层）的缺陷引起杂质扩散时产生管道击穿；（5）隔离再扩散深度和浓度不够，造成隔离岛间漏电流大（严重时为穿通）；（6）基区扩散前有残留氧化膜或基区扩散浓度偏低，在发射区扩散后表现为基区宽度小，集电极－发射极间反向击穿电压低，漏电流大；（7）发射区扩散表面浓度太低，引起表面复合电流；（8）引线孔光刻套偏和侧向腐蚀量过大后，由AL布线引起的短路漏电流；（9）AL合金温度过高或时间过长，引起浅结器件发射结穿通；减少或控制集成电路的漏电流，需要在整个制造过程中全面、综合地管理，防止有可能导致漏电的各个因素的产生。
扩散工艺常见质量问题及分析
扩散工艺常见质量问题及分析一、硅片表面不良1、表面合金点。
形成表面合金点的主要原因是表面浓度过高。
（1）预淀积时携带源的气体流量过大。
如CVD预淀积时源的浓度过高，液态源预淀积时通源的气体流量过大或在通气时发生气体流量过冲；（2）源温过高，使扩散源的蒸气压过大；（3）源的纯度不高，含有杂质或水份；（4）预淀积时扩散温度过高，时间太长；为了改善高浓度扩散的表面，常在浓度较高的预淀积气氛中加一点氯气，防止合金点产生。
2、表面黑点或白雾。
这是扩散工艺中经常出现的表面问题。
一般在显微镜下观察是密布的小黑点，在聚光灯下看是或浓或淡的白雾。
产生的原因主要有：（1）硅片表面清洗不良，有残留的酸性水汽；（2）纯水或化学试剂过滤孔径过大，使纯水或化学试剂中含有大量的悬浮小颗粒（肉眼观察不到）；（3）预淀积气氛中含有水分；（4）扩散N2中含有水分；（5）硅片在扩散前暴露在空气中时间过长，表面吸附酸性气氛；3、表面凸起物。
主要是由较大粒径的颗粒污染经过高温处理后形成的。
如灰尘、头屑、纤维等落在硅片表面，或石英管内的粉尘、硅屑等在进出舟时溅到硅片表面。
表面凸起物一般在日光灯下用肉眼可以看到。
4、表面氧化层颜色不一致。
通常是用CVD预淀积时氧化层厚度不均匀；有时也可能是扩散时气体管路泄漏引起气氛紊乱；气体还有杂质，使扩散过程中生长的氧化层不均匀，造成氧化层表面发花；5、硅片表面滑移线或硅片弯曲。
这是硅片在高温下的热应力引起的，一般是由进出舟速度过快，硅片间隔太小，石英舟开槽不合适等引起的。
6、硅片表面划伤，边缘缺损，或硅片开裂等，通常是由操作不当造成的。
也有石英舟制作不良（放片子的槽不在同一平面上或槽开的太窄，卡片子）的因素。
二、漏电流大漏电流大在集成电路失效的诸因素中通常占据第一位。
造成集成电路漏电流大的原因很多，几乎涉及到所有的工序。
主要有：（1）表面沾污（主要是重金属离子和碱金属离子）引起的表面漏电；（2）Si－SiO2界面的正电荷，如钠离子、氧空位，界面态等引起的表面沟道效应，在p型区形成反型层或耗尽层，造成电路漏电流偏大；（3）氧化层的缺陷（如针孔等）破坏了氧化层在杂质扩散时的掩蔽作用和氧化层在电路中的绝缘作用而导致漏电；（4）硅片（包括外延层）的缺陷引起杂质扩散时产生管道击穿；（5）隔离再扩散深度和浓度不够，造成隔离岛间漏电流大（严重时为穿通）；（6）基区扩散前有残留氧化膜或基区扩散浓度偏低，在发射区扩散后表现为基区宽度小，集电极－发射极间反向击穿电压低，漏电流大；（7）发射区扩散表面浓度太低，引起表面复合电流；（8）引线孔光刻套偏和侧向腐蚀量过大后，由AL布线引起的短路漏电流；（9）AL合金温度过高或时间过长，引起浅结器件发射结穿通；减少或控制集成电路的漏电流，需要在整个制造过程中全面、综合地管理，防止有可能导致漏电的各个因素的产生。
离子注入杂质与缺陷间相互作用
中文摘要随着集成电路集成度的提高，其横向和纵向尺寸不断减小。
对于采用深亚微米］：艺的下一代集成电路，其纵向结深应小于０．］微米，遮要求进行超浅结形成及其工艺模拟方面的研究。
在集成电路制造过程中，ｐ－ｎ结～般是通过热退火激活离子注入杂质来形成的。
由于有所谓增速扩散的存在，即在热退火的最初阶段，离子注入杂质的扩散速度是正常值的数千倍，要形成结深小于０．１微米的ｐ－ｎ结是很困难的，因为最初的快速扩散即可使结深超过０．１微米。
要得到下一代集成电路用的超浅结，还需获得高浓度的活性杂质。
而在集成电路制造过程中，为了得到浅结，常使用低温热退火，但这容易降低离子注入杂质的激活率。
本文主要研究了杂质原子与离子注入缺陷的互相作用，解释了在热退火激活后，有效杂质浓度大大低于注入杂质浓度的现象。
杂质原子与离子注入缺陷的互相作用是一个复杂的过程，多种作用机制并存，实验数据分析较为困难。
为避开这种困难，我们研究了最简单的情况，即在均匀掺杂的Ｐ型衬底上用硅离子自注入来产生缺陷，这样可克服由于注入杂质分布不均匀造成的数据分析困难。
通过对试验结果的比较和分析，我们发现杂质原子析出到离子注入所引起的缺陷，从而导致离子注入杂质激活率降低。
为降低集成电路的研发成本，减少试投片次数，需要对集成电路工艺进行模拟。
而现有的工艺模拟程序不适用于超浅结工艺模拟，必需进行改进。
因此，本文在研究结果的基础上建立了一个硼析出到Ｒｐ缺陷上的模型，利用计算机模拟分析了杂质硼与退火过程中产生的Ｒｐ缺陷之间的相互作用，研究了硼原子的析出机理，解释了退火过程中出现的低于固溶度的非活性硼峰，得到了一组能够使模拟与实验结果较好吻合的拟和参数。
尽管模型简单，它却能够再现不同退火时间硼的扩散分布，为超浅结工艺模拟提供了新思路。
关键词：离子注入缺陷超浅结硼Ｒｐ缺陷ＡｂｓｔｒａｃｔＡｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓａｄｖａｎｃｅａｎｄｄｅｖｉｃｅｓｂｅｃｏｍｅｓｍａｌｌｅｒ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃｒｅａｔｅｓｈａｒｐ，ｕｌｔｒａｓｈａｌｌｏｗｐｒｏｆｉｌｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙａｃｔｉｖｅｄｏｐａｎｔｓ，Ｉｏｎｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｆｏｒｍｉｎｇｓｈａｌｌｏｗｊｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｔｒｅｎｄｓｉｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｏｉｎｔｔｏｗａｒｄｓｔｈｅｕｓｅｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｎｅａｌｓｔｏｌｉｍｉｔｔｈｅｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｄｏｐａｎｔｓ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓａｃｔｉｖａｔｉｏｎ。
扩散工艺和离子注入
扩散工艺和离子注入
扩散工艺和离子注入分别是半导体工业中重要的加工技术。
这些
技术在半导体器件的制作中扮演着至关重要的角色。
在本文中，我们
将介绍这两种技术，了解它们的原理，应用和一些注意事项。
首先，我们来谈论一下扩散工艺。
扩散工艺是一种在半导体加工
中广泛使用的技术，可用于将杂质掺入到晶体中，从而改变晶体材料
的性质。
由于其具有可重复性，高效率和稳定性，因此扩散技术成为
当今半导体行业广泛使用的技术之一。
需要注意的是，扩散工艺在运用时需要严谨的控制条件，例如温度、离子浓度、扩散时间等，以控制金属杂质的扩散深度和引入量。
扩散工艺是一个复杂的过程，涉及到多个步骤，包括表面处理、扩散
和后处理等。
接下来，让我们来介绍离子注入技术。
离子注入是通过将离子轰
击到晶体表面的过程来改变其电学性能的一种技术。
离子源可以是氩、磷、硼和氮等离子，而这些离子又可以控制其注入能量和浓度，从而
定向改变晶体表层性质。
与扩散工艺相比，离子注入采用直接轰击晶体表面的方法，因此
没有扩散时间限制，更加高效。
但需要注意的是，离子注入技术对于
材料的损害较大，因此在使用时应该进行精细的控制。
而且，注入能
量和浓度等参数需要进行仔细的选择，以保证合适的材料性质改变而
不损害器件的整体性能和寿命。
总之，扩散工艺和离子注入技术是现代半导体器件制造中必不可少的工艺，对于半导体行业的发展和进步有着重要的作用。
因此，在使用这些技术时，一定要掌握其原理，选择合适的条件并特别注意细节，从而确保制造出高质量、可靠的半导体器件。
集成电路失效分析技术研究
集成电路失效分析技术研究集成电路（Integrated Circuit, IC）是指将多个电子器件、连接及电路功能集成在一个单一的芯片上的技术。
随着集成电路技术的不断发展，我们逐渐进入了大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）和超大规模门阵列（ULSI）的时代。
然而，由于各种因素的影响，集成电路的失效仍然是一个重要的问题。
因此，研究集成电路失效分析技术对于确保电子设备的可靠性和稳定性非常重要。
首先，集成电路失效分析技术需要考虑电路设计的问题。
设计错误可能导致电路功能失效或性能下降。
因此，分析失效的电路，并找出设计错误是非常重要的。
这可以通过对电路进行系统级分析、信号跟踪和仿真等方法来实现。
其次，集成电路制造缺陷也是一个导致失效的重要原因。
微细加工工艺容易引入缺陷，例如杂质、金属线断裂等。
因此，失效分析技术需要考虑到制造缺陷的检测和定位。
这可以通过扫描电镜、原位测试等方法来实现。
环境应力是另一个导致集成电路失效的重要因素。
在不同的工作环境中，集成电路会受到温度、湿度、电压等应力的影响，从而导致电路性能的下降或失效。
因此，失效分析技术需要结合环境条件来分析失效原因，例如通过温度和湿度测试来检测电路的性能变化。
物理破坏也是一个导致集成电路失效的常见因素。
物理破坏可能由于不正常的操作、震动、冲击等引起，例如芯片内部的金属线断裂、器件损坏等。
失效分析技术需要使用显微镜、剖析设备等来观察和分析物理破坏。
静电放电也是一个非常常见的导致集成电路失效的因素。
静电放电可以破坏电路内部的晶体管、电容器等关键器件，导致电路的性能下降或失效。
因此，失效分析技术需要通过静电放电测试来分析电路的稳定性和可靠性。
在集成电路失效分析技术的研究中，还需要结合统计分析方法来进行数据处理和结果评估。
通过大规模数据的统计分析，可以发现失效的概率分布、共性故障等规律，为电路的改进和优化提供参考。
总之，集成电路失效分析技术研究是确保电子设备可靠性和稳定性的重要内容。
离子注入常见问题分析与研究
使用维护离子注入常见问题分析与研究刘锡锋黄玮田青(江苏信息职业技术学院，江苏无锡214153)摘要：离子注入是利用离子注入机将掺杂所需要的原子电离以后用加速的方式掺杂进入硅半导体晶体，从而使得它的导电性质发生变化，并最终形成所需要的器件。
现代晶圆的制备中，离子注入主要用在半导体性质变化掺杂上。
它能够依据所需要的浓度控制杂质，包括控制掺杂深度，目前该技术已成为硅片制作要求的标准工艺，但该工艺过程也存在许多问题和不足。
本文对半导体集成电路工艺中的离子注入工艺的主要特j、工艺中存在的几个问题等方面进行了分析研究，并提出相关问题的解决方法。
关键词：离子注入;集成电路;掺杂；问题分析1离子注入工艺中常见问题1.1离子沟道集成电路制备所用到的单晶衬底其原子排列都是严格按照周期性规律来排列的。
当离子入射到通道的方向时，一些离子会沿着通道移动，几乎不会受到原子核的碰撞。
离子入射情况在晶体固体中比非晶质材料更深，这种效应被称为离子通道效应。
由于沟道效应的存在，会使注入杂质分布产生较大的离散性，从而影响杂质预期分布。
所以为了避免这种杂质分布的离散,我们一般采用斜角度进行注入。
由于斜角的缘故，离子入射的角度呈现面密状态，保证离子不能进入通道，但是后面的一些离子可能通过散射进入通道。
因此，离子透过可以更深入地进入到晶体内部,该影响发生在离子浓度深度分布的末端。
1.2注入损伤进行离子注入工艺时，为了将杂质离子掺杂进半导体材料内部一定深度，需要将杂质离子预先通过离子加速器进行加速。
加速后的离子能够注入到晶体表面以下较深的深度，从而达到实现一定结深掺杂的目的。
但与此同时，高能量也带来了一些不利因素。
由于离子加速后具有很高动能，当杂质离子进入半导体表面后将与响应的原材料晶格格点原子产生相互作用，这个作用非常大,往往会将晶格格点原子撞击离开格点位置，从而破坏晶格。
另一方面来说，进入晶体的杂质离子很难在注入完成后正好占原原所在的。
离子注入机故障分析处理
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结束语：
各个公司生产的离子注入设备各有个的特点，对于特定部位的调整还需要设备维护工程师按照厂商的培训或维护手册积累经验来完成，对于基本知识的实践和应用需要在平时的工作中细心揣摩、点滴积累，只有这样我们才能不断提高自身技术水平。
总之，离子注入设备在半导体制程中是最为复杂的设备之一，设备一旦发生问题，需要设备人员考虑的设备原因可能是多方面的，需要设备维护人员对于各个方面都要有比较清楚的了解，积累经验是一方面，另外只有了解了设备根本的控制原理，才能够在设备维护方面达到一个较高的境界，这需要大家对于电气控制和单片机知识都要有基本的了解。
图四E500HP 流量监控控制图
由图四，我们很清楚的看到CITY WATER FLOW、CYRO COMP WATER FLOW、PLATEN WATER FLOW的信号通过处理后，分别输入到数字输入输出控制板中8751单片机的端口2的5，6，7位，其他1－4也由不同的流量控制信号使用，0位是备用，一直是高电平，结合低电平有效的原则，如果flow switch全部正常的话，端口2的1－7都应该是低电平（0位为1备用），也就是全0，那么端口2的输入对应十进制的应该是1，如果CITY WATER FLOW信号异常的话，第7位变成高电平，十进制应该变成129，而且出现故障时，故障在一段时间内一直存在，说明电平的转换在一段时间内保持着，我们可以通过查询端口2的数值来判定是否FLOW SWITCH出现了问题。使用系统提供的命令，我们在设备故障的时候查询端口2的数值，发现始终为1，应该可以确认FLOW SWITCH是正常的。故障应该是温度异常造成的。下一步通过更换温度sensor解决了故障。
集成电路制造论文离子注入掺杂对ZnO薄膜性能的影响综合分析说明（可编辑..
离子注入掺杂对ZnO薄膜性能的影响The influence of ion implantation on the ZnO thin film姓名:郝秀秀西安电子科技大学摘要氧化锌ZnO是一种重要的宽禁带室温下Eg--3.37eV直接带隙半导体材料。
离子注入是将具有高功能的掺杂离子引入到半导体中的一种工艺.其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型.本论文是利用离子注入技术进行掺杂和热退火处理ZnO薄膜改性。
利用溶胶凝胶方法在石英玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,将能量56 keV、剂量1×10"cm-2的Zn离子注入到薄膜中。
离子注入后,薄膜在500~900℃的氩气中退火,利用X射线衍射谱、光致发光谱和光吸收谱研究了离子注入和退火对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。
结果显示:衍射峰在约700℃退火后得到恢复;当退火温度小于600℃时,吸收边随着退火温度的提高发生蓝移,超过600℃时,吸收边随着退火温度的提高发生红移。
关键词:ZnO薄膜;离子注入;退火温度;吸收;光致发光。
ABSTRACT Zinc oxide ZnO is a kind of important wide forbidden band Eg at room temperature-3.37 eV direct bandgap semiconductor materials. Ion implantation iswill have high function into thedopingisemiconductor process. The aim is to change the charge carriers concentration and semiconductor conductive type The present paper is using ion implantation technology and thermal annealing processing doped ZnO thinfilm modification. Using sol-gel method in quartz glass substrates gel preparation ZnO films, the energy 56 keV, dose 1 X 10 "cm-2 of Zn ion implantation to film. Ion implantation, film in 500 ~ 900 ℃ in the argon annealing, X-ray diffraction spectrum, the light spectrum and light absorption spectrum to send the ion implantation and annealing ZnO thin film on the influence of the structure and optical properties The results showed that: about 700 ℃in the diffraction peak after annealing restoration; When the annealing temperature is less than 600 ℃, the temperature of the annealing edge with absorb blue to move, raise happen more than 600 ℃, the temperature of the edge with absorption annealing improve red shift occurred.Keywords: ZnO films; Ion implantation; Annealing temperature; Absorption; The light to shine 引言作为宽禁带半导体材料,ZnO近年来引起了广泛的研究兴趣。
集成电路工艺扩散离子注入失效分析100页PPT
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己Байду номын сангаас——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
热载流子注入失效现象
热载流子注入失效现象热载流子注入失效现象是指在半导体器件中，通过高电压或高电流注入的热载流子无法有效地改变器件的电性能或产生预期的效果。
这种现象在一些特定的情况下会发生，并且可能对器件的可靠性和性能产生负面影响。
以下是关于热载流子注入失效现象的详细分析。
1.注入能量过高：当注入的热载流子能量过高时，会导致器件中的电子和空穴产生碰撞，产生多次电子-空穴对。
这些电子-空穴对可能会失去原始注入电子的信息，从而无法改变器件的电性能。
这种现象在高电压或高电流操作下尤为明显。
2.界面损害：热载流子注入过程中，高能量的电子或空穴可能会与材料的表面或界面发生强烈的反应，导致界面损害。
这种损害会改变材料的能带结构，降低载流子迁移率，从而影响器件的性能。
比如，在MOSFET器件中，热载流子注入会导致接触界面的电荷堆积，增加接触电阻，进而影响器件的开关速度和可靠性。
3.电荷捕获和漂移：当注入的热载流子能量较高时，它们可能会激发材料中的电荷捕获和漂移效应。
这些捕获和漂移过程会降低材料的导电性能，并且会引起二次电荷层的形成。
这些电荷层可能会导致漏电流增加，从而影响器件的性能。
4.结构改变：在热载流子注入过程中，高能量的电子和空穴可能会引发晶体结构的变化。
这些变化可能会导致晶体失去原有的晶格完整性，增加缺陷密度和杂质浓度。
这些缺陷和杂质会导致器件的性能下降，甚至引起器件故障。
5.温度效应：热载流子注入过程中产生的大量热量会导致器件温度升高。
高温会加速材料中的反应速率，导致更多的结构和界面改变。
同时，温度升高也会通过热平衡和热扩散效应影响载流子的扩散、迁移和再复合过程，从而影响器件的性能。
以上是热载流子注入失效现象的一些常见原因和影响。
为了减轻这些失效现象的影响，可以通过优化器件设计，减少电流和电压的操作范围，采用优质材料和加强器件的散热设计来提高器件的可靠性和性能。
此外，适当的注入时间和电流限制也是减少热载流子注入失效现象的关键措施。
集成电路失效分析方法总结
集成电路失效分析方法总结1、X-Ray 无损侦测，可用于检测IC封装中的各种缺陷如层剥离、爆裂、空洞以及打线的完整性PCB制程中可能存在的缺陷如对齐不良或桥接开路、短路或不正常连接的缺陷封装中的锡球完整性2、SAT超声波探伤仪/扫描超声波显微镜可对IC封装内部结构进行非破坏性检测, 有效检出因水气或热能所造成的各种破坏如﹕晶元面脱层锡球、晶元或填胶中的裂缝封装材料内部的气孔各种孔洞如晶元接合面、锡球、填胶等处的孔洞3、SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪可用于材料结构分析/缺陷观察，元素组成常规微区分析，精确测量元器件尺寸4、三种常用漏电流路径分析手段：EMMI微光显微镜/OBIRCH 镭射光束诱发阻抗值变化测试/LC 液晶热点侦测EMMI微光显微镜用于侦测ESD,Latch up, I/O Leakage, junction defect, hot electrons , oxide current leakage等所造成的异常。
OBIRCH常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析，线路漏电路径分析.利用OBIRCH方法，可以有效地对电路中缺陷定位，如线条中的空洞、通孔下的空洞。
通孔底部高阻区等；也能有效的检测短路或漏电,是发光显微技术的有力补充。
LC可侦测因ESD,EOS应力破坏导致芯片失效的具体位置。
5、Probe Station 探针台/Probing Test探针测试，可用来直接观测IC内部信号6、ESD/Latch-up静电放电/闩锁效用测试7、FIB做电路修改FIB聚焦离子束可直接对金属线做切断、连接或跳线处理. 相对于再次流片验证, 先用FIB工具来验证线路设计的修改, 在时效和成本上具有非常明显的优势.芯片失效分析实验室介绍，能够依据国际、国内和行业标准实施检测工作，开展从底层芯片到实际产品，从物理到逻辑全面的检测工作，提供芯片预处理、侧信道攻击、光攻击、侵入式攻击、环境、电压毛刺攻击、电磁注入、放射线注入、物理安全、逻辑安全、功能、兼容性和多点激光注入等安全检测服务，同时可开展模拟重现智能产品失效的现象，找出失效原因的失效分析检测服务，主要包括点针工作站（Probe Station）、反应离子刻蚀（RIE）、微漏电侦测系统（EMMI）、X-Ray检测，缺陷切割观察系统（FIB系统）等检测试验。
集成电路工艺扩散离子注入失效分析共100页PPT
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南窗ຫໍສະໝຸດ 以寄傲，
审
容
膝
之
易
安
。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
集成电路的失效分析与信号处理
集成电路的失效分析与信号处理随着科技的不断发展，集成电路在各个领域中得到了广泛应用。
然而，由于各种原因，集成电路可能会出现失效的情况。
对于集成电路的失效分析与信号处理，我们需要深入了解其中的原因和解决方法。
首先，我们来了解一下集成电路失效的原因。
集成电路失效可以分为两类，一类是由于制造工艺的问题导致的，另一类是由于外部环境的影响引起的。
制造工艺问题可能包括晶体管的缺陷、金属线的断裂等。
而外部环境的影响可能包括温度变化、电磁干扰等。
在进行失效分析时，我们需要通过对集成电路的物理性质和工作环境的了解，来确定失效的具体原因。
针对集成电路失效的原因，我们可以采取一些信号处理的方法。
首先，我们可以通过信号采集和分析来获取集成电路的工作状态。
通过对集成电路的输入和输出信号进行采集和分析，我们可以得到集成电路的工作状态信息，从而判断是否出现了失效。
其次，我们可以利用信号处理算法来识别和分析失效信号。
通过对失效信号进行特征提取和分析，我们可以得到失效的具体类型和位置。
最后，我们可以根据失效信号的分析结果，采取相应的修复措施。
修复措施可能包括更换失效的元件、优化电路设计等。
在进行集成电路失效分析与信号处理时，我们还需要考虑一些问题。
首先，我们需要充分了解集成电路的工作原理和特性。
只有对集成电路的工作原理和特性有深入的了解，我们才能更好地进行失效分析和信号处理。
其次，我们需要使用适当的工具和设备进行信号采集和分析。
信号采集和分析的设备需要具备高精度和高灵敏度，以确保得到准确的结果。
最后，我们需要进行充分的实验和验证。
通过实验和验证，我们可以验证失效分析和信号处理的结果是否准确，并进一步改进和优化相关的方法和算法。
集成电路的失效分析与信号处理是一个复杂而重要的课题。
通过对集成电路失效的原因进行深入分析和研究，我们可以更好地理解集成电路的工作机制和性能特点。
通过信号处理的方法，我们可以准确地判断和分析集成电路的失效情况，并采取相应的措施进行修复。
集成电路失效分析及案例分享
G O A
Vcom 8
Vcom 9 Vcom 10
Rx
TFT-LCD结构分析
ITO (Rx)
ITO Dummy
Half pitch ITO(Rx)
TFT-LCD模组结构厚度
LC Gap
LTPS TFT
Al LTPS Gate
V pixel ITO
Al to LTPS contact
V pixel ITO
3D X-Ray应用介绍-Wire Bonding
• • • •
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IC 整体观察 裂键观察 楔键倾斜观察 最大倍率自上到下楔形键合金属 线的观察 堆叠芯片的观察
3D X-Ray应用介绍-焊接检查
• • • 自动计算芯片贴敷孔隙率 手动和自动区域检测 通过/失败的信息提示
3D X-Ray应用介绍-元器件、PCBA及IC Package
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0.1 ~ 1 at.% 2 ~ 10nm 10µ m
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ppm 3nm 10mm
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0.1 ~ 1 at.% 0.5µ m 0.3µ m
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0.1 ~ 1 at.% 1um~3um 10 ~ 100µ m
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-~ 10nm < 1nm
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Mapping
NDT
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电性失效分析
元器件2维图像 元器件3维重构 多层板的横截面
3D X-Ray应用介绍-Chip Level
3D X-Ray应用介绍-LED
Measurement
离子注入在半导体中产生的缺陷及其深度分布
离子注入在半导体中产生的缺陷及其深度分布离子注入已经成为半导体生产工艺中不可缺少的手段。
利用离子注入可以很方便地实现半导体掺杂，且与传统的掺杂工艺相比具有很多优点，如：①离子注入可以有效注入多种元素的离子，并且不受杂质固溶度的影响。
②离子注入可以在指定位置和深度引入杂质。
这在半导体器件制备过程中是必需的。
③离子注入引入数量可以精确控制杂质，并具有很高的可重复性。
这是常规掺杂方法不能满足的。
④离子注入基本上不存在横向扩散问题，从而使器件、电路达到更高集成度。
另外，离子注入在半导体中还有很多其他应用，如实现器件和电路的隔离等。
然而，由于离子的能量一般为数万至数十万电子伏，在离子注入的过程中，离子不可避免地与材料中的晶格原子发生碰撞，产生原子位移，导致大量的缺陷。
当离子注入的剂量很大时，这些缺陷还会重叠并发生相互作用，产生更为复杂的缺陷。
在半导体中，缺陷对电学特性产生重要的影响，因此，要想通过离子注入达到掺杂的目的，就必须消除缺陷的影响。
对这些离子注入产生的缺陷及其退火回复过程进行研究，就显得非常有必要。
利用常规的正电子测量方法，即用放射源如22 Na的正电子寿命和多普勒展宽测量，不能用于研究离子注入产生的缺陷，因为放射源发射的正电子具有较高的能量，注入深度很深，且正电子能量分布范围很宽，其探测的范围很广，带出的是材料体内的平均信息。
因此有必要利用慢正电子束技术。
当正电子能量从0～30 keV变化时，正电子注入深度为表面至表面以下几个微米区域，而离子注入的深度范围与此相当。
因此，慢正电子束尤其适合研究离子注入产生的缺陷及其深度分布。
下面将介绍利用慢正电子束在研究半导体材料中离子注入产生的缺陷方面取得的部分戍果。
利用慢正电子束对Si中离子注入产生的缺陷已进行了大量的研究。
图8. 24示出的是Uedono等测量的12 keV F 离子注入Si外延层中多普勒展宽S参数随正电子入射能量的分布（称为S -E曲线）[67]。
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16
通常硼和磷的预淀积、隐埋扩散、隔离扩散的预淀积属于此类
17
2. 有限表面源扩散
扩散前在硅片表面先淀积一层杂质， 在整个过程中，这层杂质作为扩散源， 不再有新源补充，杂质总量不再变化。 这种类型的扩散称为有限表面源扩散
其扩散后杂质浓度分布为高斯函数分布
18
19
4.2 扩散方法
一、液态源扩散 二、固态源扩散 三、 箱法扩散： 四、固－固扩散
46
4.4 离子注入(Ion Implantation)
什么是离子注入
将某种元素的原子经离
化变成带电的离子 在强电场中加速，获得 较高的动能后，射入材 料表层（靶） 以改变这种材料表层的 物理或化学性质
47
4.4.1 离子注入技术优点
离子注入技术主要有以下几方面的优点： （1）注入的离子是通过质量分析器选取出来的，被选取的离 子纯度高，能量单一，从而保证了掺杂纯度不受杂质源纯度 的影响即掺杂纯度高。 （2）注入剂量在1011一1017离子／cm2的较宽范围内，同一 平面内的杂质均匀度可保证在±1％的精度。大面积均匀
6
推进（主扩散）
推进是利用预淀积所形成的表面杂质层做杂质源， 在高温下（炉温在1000到1250℃）将这层杂质向硅 体内扩散。目的为了控制表面浓度和扩散深度 通常推进的时间较长，推进是限定表面源扩散过程。
7
激活
稍微升高温度，使杂质原子与晶格中的 硅原子键合。此过程激活了杂质原子， 改变了硅的电导率。
23
2.液态源磷扩散
下（加入少量氧气），把杂质源通入石英管内
4POCl3 ＋ 3O2 ==2P2O5 ＋6Cl2
液态源扩散－－常用POCl3，在氮气携带
2P2O5＋ 5Si =5Si O2＋4P
24
影响扩散参量的因素
源的温度 扩散温度和时间
气体流量
25
4.2.2 固态源扩散
26
4.2.3箱法扩散
也称 主扩散
----激活（activation）
5
预淀积（预扩散）
预淀积:温度低(炉温通常设为800到 1100℃),时间短,因而扩散的很浅,可以认为杂质淀 积在一薄层内。目的是为了控制杂质总量 即形成一层较薄但具有较高浓度的杂质层。
预淀积为整个扩散过程建立了浓度梯度。表面的杂 质浓度最高,并随着深度的增加而减小,从而形成梯度 在扩散过程中，硅片表面杂质浓始终不变,因此这 是一种恒定表面源的扩散过程。
杂质源
AsH3 PH3 POCl3 B 2H 6 BF3 BBr3 SbCl5
化学名称
砷烷 (gas) 磷烷(gas) 三氯氧磷 (liquid) 乙硼烷 (gas) 三氟化硼 (gas) 三溴化硼 (liquid) 五氯化锑 (solid)
SEMATECH “Diffusion Processes,” Furnace Processes and Related Topics, (Austin, TX: SEMATECH, 1994), P. 7.
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（4）靠背椅击穿 特点：刚一开始电流随电压增高迅速增大， 随后达到饱和度，最后出现击穿。 原因：Si－SiO2界面的硅一侧存在表面沟道 所造成的。 解决办法：尽量减少钠离子沾污。尽量采用 低电阻率材料并确保工艺卫生。
39
补充：扩 散 工 艺
完成扩散过程所需的步骤：
1.进行质量测试以保证工具满足生产质量标准； 2.验证硅片特性； 3.下载包含所需的扩散参数的工艺菜单； 4.开启扩散炉 5.清洗硅片并浸泡氢氟酸，去除自然氧化层； 6.预淀积：把硅片装入扩散炉，扩散杂质； 7.推进：升高炉温，推进并激活杂质，然后撤除硅片； 8.测量、评价、记录结深和电阻。
12
退火处理
通常，离子注入的深度较浅且浓度较 大，必须使它们重新分布。同时由于高能粒 子的撞击，导致硅结构的晶格发生损伤。 为恢复晶格损伤，在离子注入后要进行 退火处理。在退火的同时，掺入的杂质同 时向半导体体内进行再分布。
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4.1 扩散原理及模型 4.1.1 扩散分类
替位式扩散：杂质离子占据硅原子的位置
第四章
掺杂
1
掺杂
人为地将所需要的杂质以一定 的方式（热扩散、离子注入） 掺入到硅片表面薄层，并使其 达到规定的数量和符合要求的 分布形式。不仅可以制造PN结， 还可以制造电阻、欧姆接触， 离子源 互连线等。和外延掺杂的最大 区别是实现“定域”，而不是 大面积的均匀掺杂。如图所示。 磷(P)、砷(As) —— N型硅 •硼(B) —— P型硅
3
（1）热扩散法掺杂
热扩散是最早使用也是最简单的掺 杂工艺，主要用于Si工艺。 利用原子在高温下的扩散运动，使 杂质原子从浓度很高的杂质源向硅中扩 散并形成一定的分布。
4
热扩散步骤
热扩散通常分三个步骤进行：
------
预淀积（predeposition）
也称 预扩散
----推进（drive in）
均匀性 重复性 反向击穿电压问题
1.扩散的均匀性和重复性 （1）均匀性 同一批号的器件（同一炉扩散出来）， 方块电阻差别很大 产生原因 第一：衬底材料本身存在差异 如果同一批外延片中 存在电阻率和厚度不均匀,那么扩散时,方块电阻和杂 质浓度肯定会有不同 第二: 恒温区有变化(或太短) 这样会使各处温度 有差别,从而造成扩散结果不均匀 第三: 杂质蒸汽压的影响 石英舟上各处杂质蒸气压 不均匀,也会使扩散结果不均匀
8
二维扩散（横向扩散） 一般横向扩散(0.75~0.85)*Xj(Xj纵向结深)
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横向扩散
Xj
0.75~0.85 Xj
10
（2）离子注入法掺杂
离子注入掺杂分为 两个步骤： ---离子注入 ---退火再分布。
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离子注入
在离子注入中，电离的杂质离子经静电场加 速打到晶圆表面。在掺杂窗口处，杂质离子被注 入裸露的半导体本体，在其它部位杂质离子则被 半导体上面的保护层屏蔽。 通过测量离子电流可严格控制剂量。 通过控制静电场可以控制杂质离子的穿透深度。
4.3.1 扩散薄层电阻
•又称方块电阻，数值反应出硅中所掺杂质总量。
故扩散结束后要测量此参数
1.方块电阻定义：如果扩散薄层为一正方形，其长度 （边长）都等于L,厚度就是扩散薄层的深度（结深）， 在单位方块中，电流从一侧面流向另一侧面所呈现的电 阻值，就称为薄层电阻，又称方块电阻，单位是/□
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指一个正方形的薄膜导电材料边到边“之” 间的电阻，如图所示
根据R＝ρ L/S，得RS= ρ L/Lxj= ρ /xj 方块电阻与方块的尺寸无关,仅与扩散结深(扩散薄层 的深度:扩散形成的pn结的深度)xj及杂质浓度有关 方块电阻越小,掺杂的杂质总量越大; 方块电阻越大,掺杂的杂质总量越小
29
2.方块电阻测量
一般用四探针法测出方块电阻Rs (sheet Resistance), 通过它可判断扩散浓度的大小。
31
4.3.2 结深(xj)计算和测量
扩散结深是一个重要指标,可以计算,也可以测量
•1.结深的计算
恒定源扩散 有限源扩散
决定扩散结深的因素共有4个：
• • • • 1、衬底杂质浓度NB 2、表面杂质浓度Ns 3、扩散时间t 4、扩散系数D
32
2. 结深测量(略)
磨角法
滚槽法
33
4.3.3扩散中常见质量问题
掺杂
（3）离子注入时，衬底一般是保持在室温或低于400℃。因 此，像二氧化硅、氮化硅、铝和光刻胶等都可以用来作为选 择掺杂的掩蔽膜。对器件制造中的自对准掩蔽技术给予更大 的灵活性，这是热扩散方法根本做不到的。
把待扩散的硅片和杂质源放在具有一定密 封性的箱内，在高温下，杂质源挥发出杂 质蒸汽充满箱内空间，同时向硅中扩散。
4.2.4 固－固扩散
利用硅片表面含硼或磷的氧化层做为杂质 源向硅片内进行扩散。分为两个步骤 低温淀积掺杂氧化层 氧化层再分布
27
4.3 扩散层参数测量和质量分析
扩散参数测量主要指扩散薄层电阻、扩散结深的测量
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补充：对扩散系统的要求
表面浓度可在宽的范围内控制，直到固溶度 （在一定温度下，硅能够吸收的杂质总量） 重复性好，可控 均匀性好 少沾污 可处理大批量硅片
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补充：扩散源的选择
气相扩散 固体源 液体源 气体源 固－固扩散 PSG/Si
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扩散常用杂质源
杂质
Arsenic (As) Phosphorus (P) Phosphorus (P) Boron (B) Boron (B) Boron (B) Antimony (Sb)
34
（2）重复性
同一工艺条件下,每一炉的扩散结果有 差别.这是由于各次的工艺条件存在一些起伏而引起的
例如刚清洗的石英管和使用久的石英管,源温, 流量,材料,扩散温度等的起伏都会影响扩散 的重复性
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2.反向击穿电压
扩散之后形成PN结,可以测量其反向击穿电压 来判断扩散层的质量 分类:软击穿,低电击穿,二次击穿,靠背椅击穿 (1).软击穿 特点：无明显拐点,随着电压上升,电流也上升. 原因：与P-N结附近的表面状态、晶格缺陷以 及结附近的杂质浓度等有关。 解决办法：加强工艺卫生，减少表面态密度， 提高氧化层质量来提高PN结击穿特性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱTable 17.4
43
氧化扩散炉
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扩散炉中的硅片
•用装片机将硅片装载到石英舟上
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扩散制程的缺点
它不能很好的控制掺杂浓度和结面深度。 由于扩散是一种等向过程，因此掺杂物 总是会扩散到遮蔽氧化层底下的部分， 即产生横向扩散。当使用较小的图形尺 寸时，扩散掺杂会造成相邻接面短路。 因此，当离子注入法在70年代中期被引 入后，迅速的取代了扩散制程。
绝对不许用手摸硅片—防止Na+沾污