用于多晶硅層的失效點(diǎn)定位的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于多晶硅層的失效點(diǎn)定位的方法，包括：提供樣品；將所述樣品進(jìn)行去層處理至多晶硅層上的層間介質(zhì)層；對(duì)所述樣品的表面進(jìn)行清潔處理；利用電勢(shì)對(duì)比定位法對(duì)所述樣品進(jìn)行多晶硅層的失效點(diǎn)定位。本發(fā)明由于保留了一定厚度的多晶硅層上的層間介質(zhì)層，所以避免了對(duì)多晶硅層的損傷；由于采用了超聲波震蕩方法在離子水中對(duì)樣品表面進(jìn)行清潔，所以避免了清潔過(guò)程中對(duì)樣品表面的損傷；由于采用了較大的一次電子束的加速電壓進(jìn)行電勢(shì)對(duì)比觀(guān)測(cè)，所以能夠快速的定位多晶硅層的失效點(diǎn)。本發(fā)明的方法適用于大尺寸多晶硅陣列的失效點(diǎn)定位，可快速地在掃描結(jié)果中準(zhǔn)確地找到失效點(diǎn)的位置，節(jié)省了芯片失效分析的時(shí)間，提高了分析效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于多晶硅層的失效點(diǎn)定位的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及一種失效分析領(lǐng)域中的用于多晶硅層的失效點(diǎn)定位的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在芯片失效分析中，失效點(diǎn)是失效的芯片中導(dǎo)致該芯片發(fā)生失效的物理缺陷，如果一個(gè)芯片測(cè)試失效(排除測(cè)試本身的問(wèn)題導(dǎo)致的失效)，那么意味著在該失效芯片的某個(gè)地方存在物理上的缺陷，該物理缺陷(即失效點(diǎn))的尺寸相對(duì)于整個(gè)芯片來(lái)說(shuō)是非常小的，所以失效分析的第一步就是要想辦法確定該物理缺陷(失效點(diǎn))的位置，然后再做進(jìn)一步的分析。失效點(diǎn)的定位在芯片失效分析中非常關(guān)鍵，在很大程度上決定著失效分析的成功與否。
[0003]電勢(shì)對(duì)比定位法是失效點(diǎn)定位中應(yīng)用最為廣泛的一種精確的定位方法，該方法利用掃描電鏡進(jìn)行定位，其原理是:在掃描電鏡中一次電子束的掃描下，樣品表面的各種結(jié)構(gòu)由于對(duì)地電阻不同而將導(dǎo)致樣品表面各處電勢(shì)大小產(chǎn)生差異，進(jìn)而會(huì)在顯示屏幕所顯示的掃描電鏡的掃描結(jié)果中在樣品表面各處顯示出不同的顏色，通過(guò)對(duì)顏色的比對(duì)便可實(shí)現(xiàn)失效點(diǎn)的定位。
[0004]現(xiàn)有的上述電勢(shì)對(duì)比定位法中所采用的一次電子束的加速電壓為I?2KV(千伏)，分析樣品需要進(jìn)行事先處理到待觀(guān)測(cè)的當(dāng)前層，并需要確保樣品表面具有很高的潔凈度。該方法適用于金屬結(jié)構(gòu)以及尺寸較小的多晶硅結(jié)構(gòu)。
[0005]但是，在檢測(cè)多晶硅結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)多晶硅的尺寸較大(大于8umX 8um)時(shí)，多晶硅可容納的電荷增加，這使得在現(xiàn)有的電勢(shì)對(duì)比定位法中，正常的多晶硅區(qū)域與異常的多晶硅區(qū)域(例如與基底短接的多晶硅)的顏色差別變得很小，甚至于難以區(qū)分，這樣便導(dǎo)致了無(wú)法對(duì)失效點(diǎn)的定位。尤其是當(dāng)失效點(diǎn)位于大尺寸多晶硅陣列中時(shí)，現(xiàn)有的電勢(shì)對(duì)比定位法更是效率低下、耗時(shí)長(zhǎng)并且成功率低下。
[0006]現(xiàn)有的電勢(shì)對(duì)比定位法應(yīng)用于較大尺寸多晶硅(大于8X8um)的失效分析時(shí)主要問(wèn)題在于以下幾個(gè)方面:
[0007]1、在進(jìn)行樣品去層處理至多晶硅層步驟中，當(dāng)處理至多晶硅層時(shí)容易損傷多晶硅，進(jìn)而造成分析結(jié)果錯(cuò)誤，并且處理至多晶硅層的過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)；
[0008]2、完成樣品去層處理至多晶硅層步驟后，在進(jìn)行樣品表面清潔的過(guò)程中，使用BOE腐蝕液(HF和NH4F混合的緩沖蝕刻液)，該過(guò)程難以確保樣品表面的高潔凈度，會(huì)造成分析結(jié)果的錯(cuò)誤，清潔過(guò)程使用酸會(huì)造成酸與氧化物的反應(yīng)，進(jìn)而氧化物的過(guò)度腐蝕導(dǎo)致了多晶硅層合襯底的分離，導(dǎo)致樣品制備失敗率的增加，另外該過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)；
[0009]3、在隨后經(jīng)過(guò)掃描電鏡的一次電子束的掃描后，進(jìn)行失效點(diǎn)定位時(shí)，樣品表面各處電勢(shì)(顏色)對(duì)比不明顯，顏色差別小，造成定位的成功率低，對(duì)于多晶硅陣列來(lái)說(shuō)更是耗時(shí)長(zhǎng)、效率低。
[0010]因此，現(xiàn)有的上述方法還有待改進(jìn)之處。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于電勢(shì)對(duì)比定位法的樣品處理方法，使得利用所述電勢(shì)對(duì)比定位法能夠在尺寸較大(大于8X8um)的多晶硅結(jié)構(gòu)，尤其是大尺寸多經(jīng)過(guò)陣列中快速有效地進(jìn)行失效點(diǎn)定位，為后續(xù)的分析提供正確的依據(jù)。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0013]—種用于多晶娃層的失效點(diǎn)定位的方法,包括:
[0014]提供樣品；
[0015]將所述樣品進(jìn)行去層處理至多晶硅層上的層間介質(zhì)層；
[0016]對(duì)所述樣品的表面進(jìn)行清潔處理；
[0017]利用電勢(shì)對(duì)比定位法對(duì)所述樣品進(jìn)行多晶硅層的失效點(diǎn)定位。
[0018]進(jìn)一步,所述樣品包括:
[0019]襯底；
[0020]形成于所述襯底上的多晶硅層；
[0021]形成于所述多晶硅層上的層間介質(zhì)層ILD。
[0022]進(jìn)一步，對(duì)所述樣品進(jìn)行去層處理采用機(jī)械研磨方法進(jìn)行。
[0023]進(jìn)一步，經(jīng)過(guò)對(duì)所述樣品進(jìn)行去層處理后，保留于所述多晶硅層上的層間介質(zhì)層的厚度為0.1?0.3um。
[0024]進(jìn)一步，對(duì)所述樣品的表面進(jìn)行清潔處理的方法為:
[0025]采用超聲波震蕩方法在去離子水中對(duì)所述樣品表面進(jìn)行清潔；
[0026]利用去離子水沖洗所述樣品表面；
[0027]利用氣槍將樣品表面吹干。
[0028]進(jìn)一步，利用電勢(shì)對(duì)比定位法對(duì)所述樣品進(jìn)行多晶硅層的失效點(diǎn)定位包括:
[0029]利用掃描電鏡對(duì)所述樣品進(jìn)行掃描，所述掃描電鏡中一次電子束的加速電壓為5 ?8KV ;
[0030]對(duì)掃描電鏡的掃描結(jié)果中所顯示的各處的多晶硅層的顏色進(jìn)行對(duì)比，將顏色顯示較深的位置定位為多晶硅層的失效點(diǎn)。
[0031]進(jìn)一步，所述樣品為多晶硅柵極半導(dǎo)體芯片。
[0032]進(jìn)一步,所述樣品中包含有尺寸大于8umX8um的多晶娃陣列。
[0033]進(jìn)一步,所述失效點(diǎn)位于所述尺寸大于8umX8um的多晶娃陣列中。
[0034]從上述方案可以看出，本發(fā)明的用于多晶硅層的失效點(diǎn)定位的方法，由于對(duì)樣品進(jìn)行去層處理后保留了一定厚度(0.1?0.3um)的多晶硅層上的層間介質(zhì)層，進(jìn)而形成了對(duì)多晶硅層的保護(hù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，避免了對(duì)多晶硅層的損傷；并且，對(duì)所述樣品表面的清潔處理采用超聲波震蕩方法在離子水中進(jìn)行清潔，與現(xiàn)有技術(shù)相比，因?yàn)槲词褂盟岣g，因此避免了清潔過(guò)程中對(duì)樣品表面的損傷；同時(shí)，因?yàn)樵趯?duì)所述樣品進(jìn)行多晶硅層的失效點(diǎn)定位時(shí)，采用了較大的一次電子束的加速電壓進(jìn)行電勢(shì)對(duì)比觀(guān)測(cè)，可使得樣品中多晶硅層的異常結(jié)構(gòu)與正常結(jié)構(gòu)之間的顏色差異明顯，進(jìn)而易于定位多晶硅層的失效點(diǎn)。本發(fā)明的方法尤其適用于大尺寸多晶硅陣列(大于8umXSum)的失效點(diǎn)定位，可快速地在掃描結(jié)果中通過(guò)顏色的差異比對(duì)以準(zhǔn)確地找到失效點(diǎn)的位置，節(jié)省了芯片失效分析的時(shí)間，提高了分析效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明的用于多晶硅層的失效點(diǎn)定位的方法的實(shí)施例流程圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的方法實(shí)施例中所提供的樣品結(jié)構(gòu)實(shí)施例示意圖；
[0037]圖3為本發(fā)明的方法實(shí)施例中的樣品結(jié)構(gòu)實(shí)施例經(jīng)過(guò)去層處理后的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明用于多晶硅層的失效點(diǎn)定位的方法實(shí)施例過(guò)程包括以下各個(gè)步驟。
[0040]步驟a、提供樣品。
[0041]本發(fā)明中所提供的樣品實(shí)施例結(jié)構(gòu)如圖2所示，其包括襯底1、形成于所述襯底I上的多晶娃層2以及形成于所述多晶娃層2上的層間介質(zhì)層(ILD, Inter LayerDielectric) 3。圖2所示實(shí)施例樣品例如多晶硅柵極半導(dǎo)體芯片，其中的多晶硅層2例如多晶娃柵極半導(dǎo)體芯片中的CM0S(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)器件的多晶硅柵極。多晶硅柵極半導(dǎo)體芯片中，在半導(dǎo)體器件之上還可具有多層的金屬互連線(xiàn)結(jié)構(gòu)5，在半導(dǎo)體器件與金屬互連線(xiàn)結(jié)構(gòu)5之間通過(guò)接觸孔(contact) 4相連接，而多層的金屬互連線(xiàn)結(jié)構(gòu)5之間相互通過(guò)通孔(via) 6連接，這些半導(dǎo)體器件通過(guò)接觸孔4、金屬互連線(xiàn)結(jié)構(gòu)5以及通孔6的連接形成了半導(dǎo)體芯片電路。在多層的金屬互連線(xiàn)結(jié)構(gòu)5之間也填充有層間介質(zhì)層材料作為金屬互連線(xiàn)之間的隔離。本發(fā)明實(shí)施例提供的樣品中包含有尺寸大于8umX8um的多晶娃陣列，同時(shí)本發(fā)明實(shí)施例的方法對(duì)于位于所述尺寸大于8umX8um的多晶娃陣列中的失效點(diǎn)的定位效果尤佳,本文中所述失效點(diǎn)特指位于所述尺寸大于8umX8um的多晶娃陣列中的失效點(diǎn)。
[0042]步驟b、將所述樣品進(jìn)行去層處理至多晶硅層上的層間介質(zhì)層。
[0043]本步驟b可以采用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的方法對(duì)所述樣品進(jìn)行去層處理。如圖3所示，經(jīng)過(guò)去層處理后，保留于所述多晶硅層2上的層間介質(zhì)層3的厚度為0.1?0.3um。本步驟b對(duì)樣品進(jìn)行去層處理后，所保留的一定厚度(0.1?0.3um)的多晶硅層2上的層間介質(zhì)層3形成了對(duì)多晶硅層2的保護(hù)，進(jìn)而可以避免對(duì)多晶硅層2的損傷。
[0044]步驟C、對(duì)所述樣品的表面進(jìn)行清潔處理，具體包括:
[0045]步驟Cl、采用超聲波震蕩方法在去離子水中對(duì)所述樣品表面進(jìn)行清潔；
[0046]步驟c2、利用去離子水沖洗所述樣品表面；
[0047]步驟c3、利用氣槍將樣品表面吹干。
[0048]本步驟c中利用去離子水采用超聲波震蕩方法對(duì)樣品表面進(jìn)行清潔，可避免清潔過(guò)程中對(duì)樣品表面的損傷。
[0049]步驟d、利用電勢(shì)對(duì)比定位法對(duì)所述樣品進(jìn)行多晶硅層的失效點(diǎn)定位，具體包括:
[0050]步驟dl、利用掃描電鏡對(duì)所述樣品進(jìn)行掃描，所述掃描電鏡中一次電子束的加速電壓為5?8KV ;
[0051]步驟d2、對(duì)掃描電鏡的掃描結(jié)果中所顯示的各處的多晶硅層的顏色進(jìn)行對(duì)比，將顏色顯示較深的位置定位為多晶硅層的失效點(diǎn)。
[0052]本步驟d中，掃描電鏡中的一次電子束的加速電壓采用5?8KV，大于現(xiàn)有技術(shù)中所采用的加速電壓，這樣可保證電子束能夠穿透保留于多晶硅層2上的層間介質(zhì)層3。因?yàn)樵谏a(chǎn)制造過(guò)程中，由于樣品中各個(gè)部分所處環(huán)境的不同，會(huì)造成失效點(diǎn)處的多晶硅層結(jié)構(gòu)與正常的多晶硅層結(jié)構(gòu)的差異，這種差異在利用掃描電鏡進(jìn)行電勢(shì)對(duì)比定位時(shí)，會(huì)反映在掃描電鏡的掃描結(jié)果中，具體來(lái)說(shuō)就是失效點(diǎn)處的多晶硅層結(jié)構(gòu)與正常的多晶硅層結(jié)構(gòu)的掃描結(jié)果的顏色不同。在掃描結(jié)果的灰度圖中，一般反應(yīng)為正常的多晶硅層結(jié)構(gòu)處的顏色較淺，而失效點(diǎn)處的多晶硅層結(jié)構(gòu)顏色較深，這樣便可以通過(guò)顏色深淺的對(duì)比而快速的定位失效點(diǎn)。
[0053]本發(fā)明實(shí)施例中，在制備測(cè)試樣品時(shí)保留了一定厚度的多晶硅層2上的層間介質(zhì)層3，并且利用去離子水的超聲波清洗方法清潔測(cè)試樣品表面，同時(shí)加大了掃描電鏡中的一次電子束的加速電壓。這樣便可以在多晶硅結(jié)構(gòu)尺寸較大(大于8umX8um的多晶硅陣列)而能容納大量電荷的情況下，在經(jīng)過(guò)掃描電鏡的掃描后在失效點(diǎn)處的多晶硅層結(jié)構(gòu)與正常的多晶硅層結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生較大的顏色差別，進(jìn)而可快速進(jìn)行失效點(diǎn)的定位。一方面，避免了測(cè)試樣品在掃描前的處理過(guò)程中，樣品表面難以確保較高清潔度以及難以確保測(cè)試樣品表面被過(guò)度腐蝕的問(wèn)題；同時(shí)，另一方面，也解決了傳統(tǒng)方法無(wú)法快速準(zhǔn)確的對(duì)尺寸較大的多晶硅結(jié)構(gòu)進(jìn)行失效點(diǎn)定位的問(wèn)題。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于多晶娃層的失效點(diǎn)定位的方法，其特征在于，包括: 提供樣品； 將所述樣品進(jìn)行去層處理至多晶硅層上的層間介質(zhì)層； 對(duì)所述樣品的表面進(jìn)行清潔處理； 利用電勢(shì)對(duì)比定位法對(duì)所述樣品進(jìn)行多晶硅層的失效點(diǎn)定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述樣品包括: 襯底； 形成于所述襯底上的多晶硅層； 形成于所述多晶硅層上的層間介質(zhì)層ILD。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:對(duì)所述樣品進(jìn)行去層處理采用機(jī)械研磨方法進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:經(jīng)過(guò)對(duì)所述樣品進(jìn)行去層處理后，保留于所述多晶娃層上的層間介質(zhì)層的厚度為0.1?0.3um。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述樣品的表面進(jìn)行清潔處理的方法為: 采用超聲波震蕩方法在去離子水中對(duì)所述樣品表面進(jìn)行清潔； 利用去離子水沖洗所述樣品表面； 利用氣槍將樣品表面吹干。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用電勢(shì)對(duì)比定位法對(duì)所述樣品進(jìn)行多晶娃層的失效點(diǎn)定位包括: 利用掃描電鏡對(duì)所述樣品進(jìn)行掃描，所述掃描電鏡中一次電子束的加速電壓為5?8KV ； 對(duì)掃描電鏡的掃描結(jié)果中所顯示的各處的多晶硅層的顏色進(jìn)行對(duì)比，將顏色顯示較深的位置定位為多晶硅層的失效點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的樣品處理方法，其特征在于:所述樣品為多晶硅柵極半導(dǎo)體芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的樣品處理方法，其特征在于:所述樣品中包含有尺寸大于8umX8um的多晶娃陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的樣品處理方法，其特征在于:所述失效點(diǎn)位于所述尺寸大于8umX 8um的多晶娃陣列中。
【文檔編號(hào)】G03F1/44GK104332420SQ201310309536
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】何明, 郭煒, 王瀟, 李?lèi)?ài)民, 劉競(jìng)文 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司