Контроль дефектности диэлектрических пленок по результатам измерения напряжения микропробоя

 

 

Суть данного метода заключается в увеличении U прикладному к МДП структуре до тех пор пока ток через структуру не достигнет заданного порогового значения.

1 бездефектная структура

2– 5 есть дефекты, обусловленный сквозной провод.

Для оценки дефективности диэлектрической пленки данным методом проводят статистические измерения U микропробоя, используя микроструктуры. Распределение по всей площади п/п пластины. Для этих условий могут использоваться специальные сформированные тестовые МДП конденсаторы или зону с жидким электродом. (применение ртути).

 

Для контроля дефектов зарядовой стабильности в технологии производства ИМС обычно используются методы инжекции зарядов в диэлектрике. Для инжекции заряда в диэлектриках в настоящее время используются следующие методы:

Фотоинжекция

Сильнополевая инжекция

Лавинная инжекция

Инжекция горячих электронов

 

 

Постоянное U

Постоянного I

Линейного U

Импульсного U

 

1) Фотоинжекция основана на заброске носителей заряда в диэлектрическую пленку за счет энергии полученной ими при поглащении кванта света.

2) Сильнополевая инжекция обеспечивает протекание инжекционного тока за счет сильного изгиба барьера по инжектирующей границе.

3) Метод лавинной инжекции основан на пробое области пространственного заряда в п/п и протекании через диэлектрик носителей заряда, получившего достаточную энергию в процессе пробоя в области пространственного заряда.

4) Инжекция горячих электронов наблюдается в транзисторе с МДП структурой в случае пробоя стокового перехода.

 

В технологии производства ИМС наибольшее распространение для контроля дефектов зарядной стабильности нашел метод сильнополевой инжекции в диэлектриках в режиме протекания постоянного тока.

 

Временные зависимости изменения тока и напряжения на МДП структуре в данном методе имеет вид:

 

На (I) низко вольтовом участке весь ток, протекающий через диэлектрик, является емкостным и изменение U от t имеет линейный характер. Угол наклона данной зависимости прямо пропорционален емкости МДП структуре. По мере возрастания U, прикладного к МДП структуре наблюдается изгиб энергетических зон в диэлектрической пленке, приводящего к появлению инжекционного тока. На участке (II) ток, протекающий через диэлектрик, состоит из 2-х компонентов – емкостного и инжекционного. U на МДП структуры продолжает ↑ пока весь ток, протекающий через диэлектрик не станет инжекционным и временная зависимость U не перейдет на участок (III). Протекание инжекционного тока на участке III приводит к активации центров захвата, ответственных за накопления зарядов на исходно существенных и вновь создаваемых ловушках. Накопление заряда на данных ловушках контролируется по изменению U на МДП структуре относительно U₀.

Таким образом метод постоянного тока позволяет осуществлять комплексный контроль качества диэлектрических пленок в технологии производства ИМС. В режиме заряда емкости МДП структур данный метод выявляет дефекты изоляции. Анализ временной зависимости изменения U на МДП структуре в режиме инжекции заряда позволяет контролировать дефекты зарядовой стабильности, определяющие надежность ИМС и п/п приборов, работающих в критических условиях.