栅氧化层缺陷的定位技术

郭炜 何明

摘  要：当多晶硅栅极的面积较大时，使用传统的低能入射电子束（1KeV）进行被动电压对比（PVC）来定位栅氧化层缺陷，其效率低下，并且准确度也不高。本文采用了高能入射电子束（5KeV）来定位大面积栅极下的氧化层缺陷，样品表面不同结构间的电势差明显扩大，从而显著地提高了定位的准确性。

关键词：栅氧化层;电压对比;缺陷定位

1引言

被动电压对比（PVC）缺陷定位是集成电路失效分析领域中使用最广泛的一种方法。一般采用电子扫描显微镜（SEM）来观察样品表面不同结构的电压，入射电子束加速电压设置为1KV，即电子的能量为1KeV。这种方法可以轻易地定位到金属线短路、接触孔断路以及栅氧化层缺陷等物理异常的准确位置。

当入射电子束扫描样品表面时，样品表面不同的结构上会产生不同的电压，在SEM显示屏上则会呈现出不同的灰度，其中电压高的地方发暗，电压低的地方发亮，电压差越大，亮暗区别也越明显，从而也更容易区分。比如，能量为1KeV的入射电子可以在悬空的结构上产生正电压，而接地的结构电压为零，通过好坏样品的对比，可以确认短路或者断路的位置。

在正常的MOS器件结构中，上册为多晶硅栅极，底层为有源区，中间为栅氧化层，其中有源区可以视为接地，栅极由于氧化层的隔离而与有源区绝缘。正常情况下，1KeV的电子束扫描栅极时，栅极由于与地绝缘导致表面的正电荷无法泄放而产生正电压，在SEM显示屏上形成发暗的图像。……