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DRT / DTS / SCPC
22/11/2002 1F.Laugier / Colloque sur les spectroscopies
F. Laugier, Ph. Holliger
Apport du SIMS dans le domaineApport du SIMS dans le domainede la micro-électroniquede la micro-électronique
DRT / DTS / SCPC
22/11/2002 2F.Laugier / Colloque sur les spectroscopies
Plan
•Généralités sur la micro-électronique
•Analyses SIMS (qq exemples)– Production– R&D
•SIMS dédié (CAMECA Wf)
•Perspectives
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Nombreuses étapes technologiques
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SIMS : Atout 1
Profil en
profondeur
Historique sur 4 générations P
rospective
L (µm) : 0,5 ; 0,35 ; 0,25 ; 0,18 ; 0,13 ; 0,09 ; 0,065
Techno 0,18µm
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SIMS : Atout 2
Dynamiqu
e,
Sensibilité,
Tous les
éléments
Oxygène
Azote
TitaneCobalt
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SIMS : Atout 3
Analyses sur motifs
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Domaines d’application
Stabilité du
process
Evolutions
technologiques
•Production
– Contrôle qualité
– Recherche de défauts
– Contaminations
•R&D
– Simulation
– Développement nouveaux procédés
•Associé
– FIB, Auger, MET
– Caractérisations électriques
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Salle blanche
Pas de poussières
Contrôle
température, hygrométrie
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Contaminations organiques (1)
TOF SIMS
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Contaminations organiques (2)
Mass [m/z]
Intensity(counts) 9/22/98
0.0 50.0 100.0 150.0 200.0
7.6E4
1.5E5
2.2E5
3.0E5
3.8E5
28: Si
45: SiOH
73: C3H9Si (PDMS, HMDS)
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R&D Front End
Xj S/D=50-100nm
Xj ext. =20-60nm
Grille
S/D
IsolationDopage
Canal
Dopage
caisson
Contact
Substrat
Diélectrique
Lg Xj ext
Xj SD
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22/11/2002 12F.Laugier / Colloque sur les spectroscopies
1E+15
1E+16
1E+17
1E+18
1E+19
1E+20
1E+21
1E+22
0 50 100 150 200
nm
Ato
m/c
m3Profil B et As
BF2 5keV, 21015at/cm2
1E+16
1E+17
1E+18
1E+19
1E+20
1E+21
0 10 20 30 40
nm
Ato
m/c
m3
As 3keV, 1014at/cm2
Recuit 1050°C
Impl.
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22/11/2002 13F.Laugier / Colloque sur les spectroscopies
Canal contraint
1019
1020
1021
1022
1023
0 10 20 30 40 50 60
SiC1.12%-16OSiC0.76%-16OSiC1.12%-12CSiC0.76%-12C
O a
nd C
ato
ms
conc
. (cm
-3)
Depth (nm)
poly-Si20 nm
2nmSiO
2
Sicap
Si1-y
Cy
Si buffer Canal Si en tension
T
Grille Grille (Lg=50nm)
T
N+ Source
Canal Si conventionnel
.
Si capSi:CSi buffer
N+ DrainN+ Source N+ Drain
SubstratSubstrat
Canal Si en tension
T
Grille Grille (Lg=50nm)
T
N+ Source
Canal Si conventionnel
.
Si capSi:CSi buffer
N+ DrainN+ Source N+ Drain
SubstratSubstrat
Canal Si en tension
T
Grille Grille (Lg=50nm)
T
N+ Source
Canal Si conventionnel
.
Si capSi:CSi buffer
N+ DrainN+ Source N+ Drain
SubstratSubstrat
Canal Si en tension
T
Grille Grille (Lg=50nm)
T
N+ Source
Canal Si conventionnel
.
Si capSi:CSi buffer
N+ DrainN+ Source N+ Drain
SubstratSubstrat
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22/11/2002 14F.Laugier / Colloque sur les spectroscopies
Interconnections
Structu
re Damasc
ene
Plot W
Pre metal dielectrique
Cuivre + barrière
Encapsulation du diélectrique
Protection gravure
Diélectrique
Passivation
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22/11/2002 15F.Laugier / Colloque sur les spectroscopies
Contamination par le Cuivre
Cu
SiO2
SiC
SiOC
SiCSiO2
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22/11/2002 16F.Laugier / Colloque sur les spectroscopies
Contamination du Cuivre
1 , 0 E + 0 0
1 , 0 E + 0 1
1 , 0 E + 0 2
1 , 0 E + 0 3
1 , 0 E + 0 4
1 , 0 E + 0 5
1 , 0 E + 0 6
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0T e m p s d ' a b r a s i o n ( s )
c/s
O HO
C lH
F
S i
SN
C
C u
T a
E C D s e e d 4 0 0 Å P V D 2 0 0 Å T a 1 5 0 T a N 1 0 0 Å
( a )
( b )A b r a s i o n t i m e ( s )
A b r a s i o n t i m e ( s )
1 , 0 E + 0 0
1 , 0 E + 0 1
1 , 0 E + 0 2
1 , 0 E + 0 3
1 , 0 E + 0 4
1 , 0 E + 0 5
1 , 0 E + 0 6
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0T e m p s d ' a b r a s i o n ( s )
c/s
O HO
C lH
F
S i
SN
C
C u
T a
E C D s e e d 4 0 0 Å P V D 2 0 0 Å T a 1 5 0 T a N 1 0 0 Å
( a )
( b )A b r a s i o n t i m e ( s )
A b r a s i o n t i m e ( s )
Cu ECD 40 nmCu PVD 20 nm
Ta 15 nmTaN 10 nmSiO2 100 nmSi 725 µm
Å
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22/11/2002 17F.Laugier / Colloque sur les spectroscopies
SIMS Dédié (CAMECA Wf)
Salle blanche
300mm
Automatisation
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Besoins
•Récurrents
– Résolution en profondeur (<1nm)
– Sensibilité– Zones d’analyse
•+ particulièrement
– Transitoire (conc. Surf. )– Oxyde natif– Préparation échantillons– Quantification en profondeur– Quantitatif
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22/11/2002 19F.Laugier / Colloque sur les spectroscopies
Conclusion
•SIMS Particulièrement adapté à la micro-électronique•Technique de base en R&D
•Evolution cte pour répondre aux besoins technologiques
(micro nano)
