チャージアップモニタテストウエハ

評価対象・用途と確認できる内容

装置・プロセスの評価

エッチング、アッシング、CVD、PVD、イオン注入、大気圧プラズマ、洗浄後の乾燥など、帯電の影響が懸念される装置・工程の評価に使用します。I-Vカーブを比較することで、装置や条件を変更した際の違いや改善前後の傾向を確認できます。

想定される評価用途には、次のようなものがあります。

• 新しい半導体製造装置の開発段階における帯電ダメージの確認
• 装置の据え付け、立ち上げ、改造、メンテナンス後の状態確認
• プロセス条件やレシピを変更した際の条件比較
• 複数装置やチャンバー間の傾向比較
• ウエハ面内でダメージが偏る位置の確認と原因の切り分け
• 製造工程の定期的な監視や、通常時と異なる変化の確認
• 酸化膜の信頼性低下を抑えるための工程改善や歩留まり改善の検討

ウエハ面内の分布確認

各I-Vカーブでゲート酸化膜が破壊した電圧を色分けし、ウエハマップで示します。ウエハ中央部と外周部の違いや、特定領域に偏った傾向を色と電圧値で確認します。

アンテナ比による感度の確認

2.5K、10K、100K、1Mの4種類のアンテナ比の測定を標準的に行うことで、帯電ダメージに対する感度差を確認します。アンテナ比が大きいパターンほど、同じゲート面積に対して広いアンテナ面積で電荷を集めるため、高感度側の評価に用います。

評価原理とモニタの構造

プラズマ処理などで生じた電荷はアンテナに集まり、MOSキャパシタのゲート酸化膜へ注入されます。このアンテナMOS TEG（Test Element Group：評価用テスト素子群）では、電流が酸化膜を流れると膜内の欠陥が増え、蓄積したダメージが限界を超えるとリーク電流が急増して絶縁破壊に至ります。

掲載している300 mmウエハタイプでは、LOCOSで素子分離し、リンをドープしたPoly-Si電極と熱酸化膜によってMOSキャパシタを形成します。断面構造は、熱酸化フィールド酸化膜320 nm、ゲート酸化膜4 nm、ドープPoly-Si電極460 nmです。

チップレイアウトと各種アンテナ比パターン

チップレイアウト

チップ内には、チャージアップ評価用のBOXアンテナを配置しています。

300 mmウエハ用チップレイアウト

200 mmウエハ用チップレイアウト

アンテナ比パターン

同一チップに、各種アンテナ比のパターンを搭載しています。

測定方法：I-Vカーブと耐圧マップ作成の流れ

1. 01

   試料をセット

   プラズマ処理後のウエハまたはチップを、プローブステーションへセットします。
2. 02

   電極を接続

   ゲート電極Poly-Siパッドを負電極、裏面Siを正電極として接続します。
3. 03

   I-V特性を取得

   印加電圧を段階的に上げながら電流を測定します。
4. 04

   結果をExcelへ整理

   I-Vカーブと、測定位置ごとに色分けした耐圧マップを収録します。

面積4 µm²のアクティブ領域に流れる電流が1 µAを超えた電圧を破壊電圧と定義し、破壊電圧（耐圧）のマップを測定チップ位置ごとに表示します。300 mmウエハの標準測定では、通常、有効チップの約25％を市松模様に選んで測定します。

評価事例と測定位置

300 mm：初期測定結果と2つの処理評価事例

初期測定とプラズマ処理後の結果を、2.5K、10K、100K、1Mのアンテナ比ごとに示します。処理後の評価事例ではI-Vカーブの違いを比較し、耐圧マップで測定位置ごとの面内傾向を確認します。

初期測定結果

評価事例1

評価事例2

200 mmの測定位置

ご注文からExcel測定データ納品までの流れと納期目安

1. 01

   仕様確認

   ウエハ径、ウエハ／チップの形態、評価対象の工程を確認します。
   
2. 02

   発送

   ウエハまたはチップを発送します。在庫品は通常約1週間が目安です。
   
3. 03

   プラズマ処理

   お客様にてプラズマ処理を行います。
   
4. 04

   返送

   処理済みのウエハまたはチップをご返送いただきます。
   
5. 05

   I-V測定

   返送試料のI-Vカーブを測定し、その結果を中心に評価します。
   
6. 06

   結果提供

   I-Vカーブと耐圧マップをExcelで提供します。試料受領後、通常約2週間が目安です。
   

発送および測定の期間は、在庫状況、仕様、日程によって変動します。お客様での処理期間と輸送期間は含まれないため、全体の所要期間は個別にご案内します。