在线检测与分析快速发现不可见的电学缺陷

成品率的角度来看，真正关心的是那些影响成品率的缺陷。其余的缺陷仅仅只是些小麻烦，所以把时间花在它们上面是一种浪费。大部分在线检查和缺陷探测方法都集中在可见缺陷，这样或多或少影响性能。通常，工艺完成以后，只有在电学测试数据获得之后才可能将其与产品成品率进行关联。当然，我们已经知道如何很好地估计哪些可见缺陷是重要的，哪些是与结构和形态无关的。然而，随着器件越来越小，新工艺中引入新结构和新材料，越来越多的致命缺陷是不可见的——指对传统在线检测技术不可见。通常缺陷在形成后，只有经过几天或几周的电学测试才能被找到。

要克服这个不足，人们开发了一种新的在线探测技术，该技术在探测不可见电学缺陷方面比传统的技术要快10倍。另外，该技术获得的电学数据还可以与可见缺陷关联起来，这有助于鉴别致命缺陷和非致命缺陷。已表明，更快的缺陷探测和致因分析能够缩短工艺开发和成品率学习周期，加快量产步伐，加速成品率恢复，更快将新产品推向市场，提高大规模生产的产量和利润。

可见缺陷探测方法速度很快，几乎能用在产品晶圆制造工艺的任何地方。相比之下，用传统方法探测不可见缺陷有几种局限性：

◆ 它们通常依赖产品晶圆或SRAM测试结构的电学测试，之后进行深入的可视观察和离线失效分析。
◆ 它们仅能用于以后的制造工艺。
◆ 它们检测到的缺陷很难在产品晶圆或测试结构中再定位和分析。
◆ SRAM测试结构可能对探测小缺陷不够敏感。
◆ 在几个ppb的量级上，要确保90nm及更高技术节点有稳定的成品率，它们需要大量的晶圆才能提供有意义的统计结果。
◆ 在fab外的实验室做失效分析要花上很多天时间。

新技术摆脱了这些限制。它不仅快速，而且能在fab内对特别设计的短流程（short-flow）测试晶圆做电学测量，并使用自动聚焦离子束（FIB）和扫描电子显微镜（SEM）分析，以便在数小时内获得可行的失效分析结果，而不再需要花费数天的时间（图1）。

测试方法

测试晶圆，称为特征载体（CV），含有经过特别设计的测试结构，这些结构对设计工艺间相互作用很敏感，而这些相互作用则影响产品成品率。CV内的测试结构是根据特定的工艺或工艺模块定做的。CV覆盖了大部分FEOL和BEOL出现的问题，而且能完整覆盖系统和随机缺陷，并且只用3到6片晶圆就可得到1-3个ppt失效范围的统计灵敏度。此外，由于CV是短流程测试芯片，设计为几天内制造完成（相比全流程晶圆数月时间），这实际上加快了学习周期。

在超净间内，大量使用CV的专用并行测试机是经过特别设计的，而且比当前参数测试机要快10-15倍。电测试数据自动传送到综合分析软件，该软件能详细表征工艺缺陷模式。该软件将电学数据与所有已知可见缺陷数据做关联，能让操作员从更宽广的属性角度选择与分类缺陷。该软件通过文件接口导出已选择的数据和定位。