失效分析在DRAM产品中的应用.pdf

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天津大学硕士学位论文失效分析在DRAM产品中的应用姓名：

林兆莹申请学位级别：

硕士专业：

集成电路工程指导教师：

张世林；李日鑫201006中文摘要失效分析是通过对失效器件的分析研究，找出失效机理，提出改进措施，以提高产品的良品率和可靠性。

在产品的设计、研制、生产、可靠性试验及质量信息反馈等过程，都离不开失效分析。

IC产业发展到今天的阶段，失效分析技术己成为任何一个先进的lc代工厂中不可或缺的研究、分析工具。

尤其是当制程逐步向深亚微米发展，沉积的薄膜越来越薄，影响器件性能的De蚤t越来越小时，对于失效分析的要求也越来越高。

近年来国内外在半导体元器件失效分析领域采用了一些新的分析技术和手段，如：

光学显微镜，扫描式电子显微镜、聚焦式离子束显微镜、透射式电子显微镜、能量散布分析仪等。

本文对这些失效分析的常用工具的结构和工作原理以及应用进行了详细的介绍，这些目前比较先进的仪器具有高解析度、高精确度的优点，使得其在IC制程监控、失效分析等方面的应用愈发普遍和重要。

这些技术和手段的应用极大地推动了电子元器件失效分析技术的发展，使失效机理研究工作进一步深化。

本篇论文详细论述了失效分析在D洲产品中的应用以及如何通过失效分析提高产品的良品率。

通过列举多个实际案例来使读者对失效分析的步骤和方法有所了解，进而认识到失效分析对集成电路产品良品率的提高有着不可替代的作用。

失效分析技术对于整个半导体工艺来说是必不可少的一个重要环节，找出失效根源，提出改进措施，提高产品质量水平。

关键词：

DRAM（动态随机存储器），晶圆，失效分析，集成电路，良品率ABSTRACTFa1ureAnalysisistostudythefailuredevice，findthefailuremechanism，putfonvardtheimprovementmethod，inordertoenhancetheyieldandreliabilityoftheproductFailureanalysisisonemandatorypointwithinthewholeprocessfrompductdesign，deveIopment，throughmanufacturing，tillreliabili够teStandquali锣resultfeedbackTillnow，duringthedevelopmentofICindust叮，failureanalysisalreadybec椰eoneofthemandato巧investigationmethodforanyadVancedSemiconductorfoundDrEspeciallyasprocesswasdeVelopedtowardsthedirectionofdeepsubmicron，thedeposited6lmisthinnerandthinner，thefatalsizeofthedefectissmallerandsmallerandthentheneedforfailureanalysisisalsocontinuouslyincreasedlnthepaStyearS，someneWanalytictechnologyandmethodwerein臼oducedthroughouttheworld，suchasopticalmicroscope，SEM，FIB，TEM，EDS，etcTlhearchitecture，operationtheolyandapplicationarediscussedindetailinthispaper，hi曲resolutionandhi曲precisionaretheadVantagesofthesetools锄ditcausestheset001sbecomesmoreandmoreimportantandbroadIyusedin廿1eprocessmonitor，failureanalysisinmeICindust掣T11esetechnologyandmethodssignificantlydriVethedevelopmentofthefailureanaIysistechnologyforelectricalcomponentsandpropelthedevelopmentoffailuremechanism咖dyThispaperdiscussesthe印plicationoffailureanalysisforDRAMproductandhowtoimproveproductyieldthroughfailureanalysisindetailThisp印eralsointroducesmanyrealcasest0presentthestepsandmethodoffailureanalysisandthendisclosestheve巧impor乞antr01eoffailureanalysisforyieldimproVementoflCproductFailureanalysistargettofindthefailurerootcause，identi黟theimpmVementactions锄dfinallyenhancetheproductquaI时，soit，SVe拶imponantandcantbereplacedforthewrholeSemiconductorprocessKeywords：

DynamicRandomMemory，Wafer，FailureAnalysis，IntegratedCircuit，Yield第一章集成电路产业的发展现状与趋势第一章集成电路产业的发展现状与趋势11集成电路产业的发展现状集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或隧道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路，通常用“IC”（IntegratedCircuit）来表示。

与集成电路相关的几个概念：

晶圆：

多指单晶硅圆片，由普通硅沙拉制提炼而成，是最常用的半导体材料，按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至更大规格。

晶圆越大，同一圆片上可生产的lC就多，可降低成本，但要求材料技术和生产技术更高。

光刻：

IC生产的主要工艺手段，指用光技术在晶圆上刻蚀电路。

前、后工序：

IC制造过程中，晶圆光刻的工艺（即所谓流片），被称为前工序，这是IC制造的最要害技术；晶圆流片后，其切割、封装等工序被称为后工序。

线宽：

4微米l微米06微米035微米90纳米等，是指IC生产工艺可达到的最小导线宽度，是IC工艺先进水平的主要指标。

线宽越小，集成度就高，在同一面积上就集成更多电路单元。

封装：

指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接。

集成电路产品分类：

集成电路产品一般是以内含晶体管等电子组件的数量即集成度来分类，即分成：

小型集成电路（ssI），晶体管数10100；中型集成电路（MSI），晶体管数100l000；大规模集成电路（LSI），晶体管数100010，0000；超大规模集成电路（。

SI），晶体管数10，0000。

一条完整的集成电路产业链除了包括设计、芯片制造和封装测试三个分支产业外，还包括集成电路设备制造、关键材料生产等相关支撑产业。

如果按照集成电路产业链上下游产业划分，可简单的划分为集成电路设计业和制造业，其中制造业又衍生出代工业。

目前美国仍是集成电路产品设计和创新的发源地，全球前20家集成电路设计公司大都在美国。

集成电路代工业主要分布在亚洲，其中我国台湾地区和韩国是目前世界集成电路代工企业最重要的聚集地之一。

美国、日本、韩国和台湾地区是当今世界集成电路产业的佼佼者，尤其美、1第一章集成电路产业的发展现状与趋势日和欧洲等国家占据产业链的上游，掌握着设计、生产、装备等核心技术。

随着信息产品市场需求的增长，尤其通过通信、计算机与互联网、电子商务、数字视听等电子产品的需求增长，世界集成电路市场在其带动下高速增长。

2005年世界集成电路市场规模为2357亿美元，预计20l0年间平均每年增长不低于10，总规模将达到4247亿美元。

多年来，世界集成电路产业一直以34倍于国民经济增长速度迅猛发展，新技术、新产品不断涌现。

目前，世界集成电路大生产已经进入纳米时代，全球多条90纳米12英寸的生产线用于规模化生产，基于7065纳米水平线宽的生产技术已基本成形，Intel公