Fabrication and evaluation of semiconductor structures for precise dose control of Implantation equipment in semiconductor manufacturing

Abstract

As process windows for microchip fabrication become smaller, more accurate process controls are necessary, especially for ion implantation. This work focuses on developing test methods and structures for fast and precise dose monitoring for p- and n-type implants into silicon with productive doses and evaluating them against an existing process on unstructured wafers. The structures are based on layouts provided by Infineon Technologies Austria AG and will be tested with implant doses in the range of 1013 cm−2 to 1015 cm−2 regarding sensitivity, uniformity, accuracy and stability over time. First results show an improved uniformity and stability through the use of statistical methods on unstructured wafers. The test structures are measured with a 4-point probe measurement and allow the monitoring of p- and n-type implants with a defined geometry.

Da die Prozessfenster für die Herstellung von Mikrochips immer kleiner werden, sind genauere Prozesskontrollen notwendig, insbesondere für die Ionenimplantation. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Entwicklung von Testmethoden und Strukturen für eine schnelle und präzise Dosisüberwachung für p- und n-Typ-Implantate Implantationen in Silizium mit produktiven Dosen zu entwickeln und sie mit einem bestehenden Prozess auf unstrukturierten Wafern. Die Strukturen basieren auf Layouts, die von Infineon Technologies Austria AG zur Verfügung gestellt und wurden mit Implantatdosen im Bereich von 1013 cm-2 bis 1015 cm-2 im Hinblick auf Empfindlichkeit, Gleichmäßigkeit, Genauigkeit und Stabilität über die Zeit getestet. Erste Ergebnisse zeigen eine verbesserte Gleichförmigkeit und Stabilität durch den Einsatz statistischer Methoden auf unstrukturierten Wafern. Die Teststrukturen wurden mit einer 4-Punkt Sondenmessung gemessen und ermöglichen die Überwachung von p- und n-Typ-Implantaten mit einer definierten Geometrie.