大型硅片内微区薄层电阻均匀性测试技术研究

摘要

随着科学技术的飞速发展，集成电路和软件早已经成为信息社会经济发展的基石和核心，其中集成电路是最能体现知识经济特征的典型产品之一。目前,以集成电路为基础的电子信息产业已成为世界第一大产业,芯片制造技术上采用了更大尺寸的硅晶片(300mm) ；采用铜线互连技术替代铝线技术，进一步缩小芯片内部特征尺寸(采用90 nm 甚至65 nm 的制造技术)。这样人们对晶体的完美性，电特性就提出更为严格的要求，特别是微区的电特性及其均匀性更引起人们的关注，微区电阻率的测试已经成为芯片加工之中的重要工序。为了更好的保证芯片的生产质量和最终产品的性能，需要深入开展四探针测试技术研究，运用可靠的测试手段，对器件性能做出准确无误的判断。为此，本文开展了以下研究工作： 综述了四探针技术的分类以及应用范围；对方形四探针测试技术进行了研究，利用Rymaszewski 法自动消除探针纵向游移影响的优点，将它应用于方形探针测试法中，并就四探针技术的优缺点进行分析，然后在孙以材教授课题组研制的四探针测试仪的基础上对其做了进一步改进。在分析四探针技术的弊端的基础上创造性的提出将电阻抗成像技术应用于微区薄层电阻的测试中。 本课题主要完成工作如下： 1．对孙以材教授课题组研制的四探针自动测试仪提出了改进措施，重点对恒流源做了进一步改进设计。 2．就电阻抗成像技术（electrical impedance tomography，简称EIT）做了进一步的研究，对其正问题，有限元剖分，逆问题，线性反投影等应用于大型硅片微区薄层电阻的测试中在理论上做了进一步的研究。 3．就测试细节，包括测试电流的选择，探针的选择，探针的位置等做了进一步的研究。 4．设计并实现了一个初步的基于硅片物理模型的32 电极EIT 硬件系统各功能子模块，包括：恒流源模块、激励测量模式设置模块、信号检测模块及采集模块。 5．用斜置的微区薄层四探针测试仪进行实际硅片的测量。