Сбой очистки истончил Co silicide и поднял сопротивление контактных цепочек
Контакт на кремнии должен закончиться тонкой прослойкой силицида: металл в ней уже химически связан с Si и даёт току пройти от межсоединений в легированную область транзистора. В дефектных кристаллах Microchip этот переход выглядел иначе. Под контактом слой кобальтового силицида оказался истончённым; в одном из технологических узлов его граница с кремнием стала волнистой. После травления контактного отверстия процесс местами приходил прямо в легированный Si.
Тонкий силицид оставил контакт на кремнии
Проблема проявилась сразу на двух узлах. В node A выросло сопротивление цепочек N+ и P+ контактов — тестовых последовательностей, где слабый переход одного контакта суммируется с сотнями или тысячами таких же. В node B цепочки P+ контактов уже давали электрический обрыв. Это особенно неприятный вид производственного дефекта: геометрия отверстия может выглядеть приемлемой, а электрический путь исчезает в нескольких нанометрах под ним.
Авторы связывают сбой с подготовкой поверхности до осаждения кобальта — ионной очисткой pre-Co sputter clean. Её задача состоит в том, чтобы снять загрязнение и поверхностный оксид перед реакцией металла с кремнием. Если на границе остаётся барьер, кобальт не получает чистой кремниевой поверхности для равномерного превращения в силицид. В сечениях node A между слоями силицида обнаружили захваченные Si и O. Авторы интерпретируют картину как следствие неполной подготовки поверхности, которая локально сорвала силицидирование и уменьшила толщину проводящего слоя.
Очистка сорвала реакцию металла с поверхностью
Для node B вывод сформулирован осторожнее. Наблюдения — тонкий силицид, гофрированная граница с Si и контакт, пришедший непосредственно в кремний, — совместимы с тем же механизмом, но открытая аннотация не доказывает его отдельным химическим анализом. Она также не позволяет назвать виновником именно native oxide, частицы или иной конкретный загрязнитель: доступное описание говорит лишь о недостаточной очистке и захваченных Si/O.
Силицидирование чувствительно к этому сценарию по физике процесса. Межфазный SiOx меняет диффузию кобальта и зарождение фазы CoSi2, поэтому тонкая остаточная плёнка способна сделать реакцию неоднородной. Здесь важна последовательность причин: контактное травление лишь вскрыло уже ослабленный проводящий переход, а его будущая неисправность возникла раньше, на операции очистки.
Дефект появился раньше контактного травления
Microchip указывает, что повышенная отражённая мощность на установках pre-Co clean стала индикатором деградации процесса. После восстановления эффективности очистки выход годных вернулся. Числа по сопротивлению, толщине силицида, разбросу пластин и величине восстановления выхода в открытом доступе не приведены, поэтому масштаб эффекта оценить нельзя. Но сам разбор хорошо показывает, почему поиск причины высокоомного контакта нельзя ограничивать маской, травлением и металлизацией: иногда контакт уже обречён до того, как на пластину попал металл.