一種失效分析樣品的製備方法
2023-06-04 14:56:56
一種失效分析樣品的製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種失效分析樣品的製備方法，包括以下步驟：步驟S1、提供一待分析樣品，所述待分析樣品的一截面設置有集成電路，所述集成電路中設有一凹槽，且該集成電路除凹槽以外部分表面覆蓋有一保護層；步驟S2、利用一填充材料將所述凹槽完全填充並將該凹槽所在截面完全覆蓋；步驟S3、對所述待分析樣品進行研磨，並對所述集成電路進行觀測和分析。本發明以去除保護層時保證了良好的均勻性，樣品的製備過程簡單快速，且成本極低，該樣品可以順利地進行後續失效分析，同時提高了觀測效率及準確率，為提局廣品良率提供依據。
【專利說明】一種失效分析樣品的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體檢測領域，確切的說，涉及一種失效分析樣品的製備方法。
【背景技術】
[0002] 集成電路製造技術隨著摩爾定律而快速向微小化發展，晶片尺寸因集成度提高而 不斷縮小以增加晶片單位面積的元件數量，生產線上的使用的線寬（critical dimension， CD)已經由微米進入到納米領域。當器件縮小到一定領域時，需要對製備出的樣品進行失效 分析以及電路檢測等必不可少的步驟，從而為提高產品良率提供依據。
[0003] 失效分析中，對樣品目標結構做完聚焦離子束截面分析後，有時還需要繼續對樣 品進行去層次，即去除待分析結構上的保護層以便於後續分析。
[0004] 目前常規使用的去除層次的方法主要是手動研磨、溼法腐蝕(wet etch)相結合的 辦法來對保護層進行去除。由於截面分析後樣品表面存在凹陷，參照附圖1中區域1，溼法 腐蝕會通過截面直接腐蝕待分析結構，進而影響後續觀測效果。
[0005] 由於溼法腐蝕的局限性，只能使用手動研磨法對這一類樣品去層次。如圖2可見， 這類樣品在手動研磨法去層次時，由於凹陷附近會較快的磨損，無法獲得較好的均勻性，嚴 重時凹陷區域附近的結構會先露出甚至磨損（如圖3所示區域2)，而其他區域的結構上還 保留較厚的上層物質（如圖3所示區域3)，給制樣和後續觀測分析帶來了很大的困難，甚至 造成制樣失敗。
【發明內容】
[0006] 本發明針對現有技術所提出的問題提供了一種失效分析樣品的製備方法，具體方 案如下：
[0007] -種失效分析樣品的製備方法，其中，包括以下步驟：
[0008] 步驟S1、提供一待分析樣品，所述待分析樣品的一截面設置有集成電路，所述集成 電路中設有一凹槽，且該集成電路除凹槽以外部分表面覆蓋有一保護層；
[0009] 步驟s2、利用一填充材料將所述凹槽完全填充並將該凹槽所在截面完全覆蓋；
[0010] 步驟S3、對所述待分析樣品進行研磨，並對所述集成電路進行觀測和分析。
[0011] 上述的方法，其中，所述步驟S2包括如下步驟：
[0012] 步驟S2a、提供一基板，對所述基板進行加熱後，在所述基板上表面點塗一層填充 材料並使其完全融化；
[0013] 步驟S2b、利用融化後的填充材料所述凹槽完全填充並將該凹槽所在截面完全覆 蓋；
[0014]步驟S2C、將所述待分析樣品置於一冷卻臺上，以使所述待分析樣品位於所述凹槽 內以及凹槽所在截面的填充材料冷卻凝固。
[0015] 上述的方法，其中，所述基板為玻璃材質的載玻片。
[0016] 上述的方法，其中，所述填充材料為可塑性材料。
[0017] 上述的方法，其中，所述填充材料為熱熔膠。
[0018] 上述的方法，其中，所述填充材料為透明材料。
[0019] 上述的方法，其中，在步驟S3中，利用掃描電子顯微鏡對所述待分析樣品截面進 行觀測；
[0020] 當觀測到所述集成電路具有缺陷時，繼續對該缺陷做聚焦離子束截面分析。
[0021] 上述的方法，其中，對所述待分析樣品進行手動研磨以去除所述保護層，使所述集 成電路滿足所述掃描電子顯微鏡觀測需求。
[0022] 上述的方法，其中，所述保護層為二氧化矽介電層和金屬互連層。
[0023] 在對失效分析樣品進行一系列檢測之前，先利用以填充材料將該樣品截面的凹槽 進行填充，之後進行研磨後可均勻地去除保護層，進而可以更加清晰直觀的對樣品進行觀 測。本發明樣品的製備過程簡單快速，且成本極低，該樣品可以順利地進行後續失效分析。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明及其特徵、夕卜 形和優點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。並未刻意按照比例 繪製附圖，重點在於示出本發明的主旨。
[0025] 圖1為待分析樣品未經研磨和刻蝕前的示意圖；
[0026] 圖2為待分析樣品的凹陷未經填充去層次時，凹陷附近磨損較快的示意圖；
[0027] 圖3為待分析樣品進行手動研磨後存在缺陷的示意圖；
[0028] 圖4為本發明一種失效分析樣品的製備方法的流程圖；
[0029] 圖5為待分析樣品凹槽被熱熔膠填充後的掃描電子顯微鏡觀測圖；
[0030] 圖6為對圖5所示分析樣品進行手動研磨後的掃描電子顯微鏡觀測圖；
[0031] 圖7為本發明利用掃描電子顯微鏡對圖1所示待分析樣品掃描發現缺陷的觀測 圖；
[0032] 圖8為對圖7所示樣品的缺陷做聚焦離子束分析的觀測圖。
【具體實施方式】
[0033] 在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然 而，對於本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以 實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對於本領域公知的一些技術特徵未進 行描述。
[0034] 為了徹底理解本發明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便 闡釋本發明的技術方案。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本 發明還可以具有其他實施方式。
[0035] 本發明提供了一種待分析樣品製備方法，參照圖4所示，具體包括如下步驟：
[0036] 步驟S1、提供一待分析樣品，待分析樣品的一截面設置有集成電路，集成電路表面 覆蓋有保護層，且集成電路中具有一凹槽，且該保護層不覆蓋在凹槽的表面。可參照圖1所 示，該圖為待分析樣品未經處理後的電子顯微鏡的截面示意圖，在該截面設置有集成電路， 且該截面具有一凹槽1。在本發明中，一個可選但並不局限的實施方式為，上述的保護層為 二氧化娃介電層和金屬互連層。 _7]步驟S2、_-±貞充撕將凹槽完全填充並將翻撕在麵完全覆蓋。
[0038] 具體的，該步驟S2包括：
[0039]步驟S2a、提供一基板，對基板進行加熱後，繼續於基板上表面點塗一層填充材料 並使其融化。
[0040]在本發明中，先將一玻璃材質的基板（如載玻片）放置在加熱臺上加溫，待溫度上 升後在基板上點塗一定量的填充材料。優選的，該填充材料為透明的可塑性膠體；進一步優 選的，可選用熱熔膠作為填充材料。由於熱熔膠在常溫下為固體，熱熔膠加熱到一定溫度變 為能流動且有一定粘性的液體，而冷卻後又會由液態轉化為固體，進而在後續工藝將待分 析樣品截面處的凹槽1完全填充，可避免在後續對待分析樣品截面進行研磨時，由於凹槽1 附近的磨損速率較大從而影響後續的觀測和分析。同時選用透明的可塑性膠體，在完成後 續研磨並利用掃描電子顯微鏡觀測時，也降低了由於填充材料可能未被完全去除進而影響 觀測效果。
[0041]步驟S2b、利用融化後的填充材料將凹槽進行填充並將該凹槽所在截面進行完全 覆蓋。
[0042]在此步驟中，將待分析樣品具有凹槽的截面置於基板上，使用棉籤（或其他不會 對待分析樣品造成物理損傷的工具）的背端按壓待分析樣品的背面並在基板上來回滑動， 使熱熔膠充分填充截面分析後的凹槽並均勻覆蓋在樣品表面。
[0043]步驟S2c、將待分析樣品置於一冷卻臺上，以使待分析樣品表面塗覆的填充材料冷 卻凝固。
[0044]具體的，使用棉籤按壓樣品移動至基板邊緣，使樣品一端懸空並用鑷子夾起樣品， 並將待分析樣品置於一冷卻臺上，且保證凹槽所在截面朝上，以使待分析樣品位於凹槽內 以及覆蓋於凹槽所在截面的填充材料冷卻凝固。
[0045] 步驟S3、對待分析樣品進行研磨，以去除保護層並對集成電路進行觀測和分析。
[0046] 具體的，選用手動研磨的方式來對待分析樣品具有凹槽的截面進行研磨，由於熱 熔膠將凹槽充分填充且均勻覆蓋在樣品截面，因此在研磨時，不會由於凹槽附近的研磨速 率較大，從而導致凹槽附近的集成電路早早暴露出來，而其餘部分的保護層並沒有被充分 研磨掉，進而有效的保證了經過研磨後待分析樣品截面的均勻性，有利於後續的掃面電子 顯微鏡觀測以及對發現的缺陷做聚焦離子束截面分析。
[0047] 參照圖5和圖6所示，圖5為待分析樣品凹槽被熱熔膠填充後的掃描電子顯微鏡 觀測圖；圖6為對圖5所示分析樣品進行手動研磨後的掃描電子顯微鏡觀測圖。根據圖6 可明顯看出，對經本發明處理後的待分析樣品進行研磨後，樣品截面比較均勻，同時在凹 槽附近並沒有出現過度磨損的現象，樣品截面暴露出的集成電路形貌非常清晰，在後續進 行觀測、分析能夠很清楚的辨析樣品截面各位置處，進而提高檢測效果。
[0048] 在一個實施例中，本發明可對集成電路中的金屬互連線進行缺陷檢查，圖7為對 圖6中金屬互連線存在的缺陷做聚焦離子束截面分析的觀測圖，根據圖示可較清晰的發現 金屬互連線上存在電遷移損傷4,因此需要通過聚焦離子束做截面分析，請繼續參照圖8所 示，根據聚焦離子束截面分析可以很清晰的判斷缺陷所在，並為工藝改良提供依據。由於通 過對樣品進行了熱熔膠塗覆處理，在進行研磨後使得觀測畫面更加清晰，進而提升了觀測 的精確及效率。
[0049] 綜上所述，由於本發明採用了如上技術方案，在對一截面具有凹槽的樣品進行觀 測分析前，先利用熱熔膠將凹槽進行填充並覆蓋在樣品截面，在後續用研磨方式去除保護 層後保證了樣品截面具有一平整均勻的表面，進而在後續進行掃描進行觀察時，不會由於 凹槽附近產生過度磨損已經截面不平整而影響觀測效果，導致樣品製備失敗。本發明所提 供的品的製備方法簡單快速，且成本極低，該樣品可以順利地進行後續失效分析，同時提高 了觀測效率及準確率，為提局廣品良率提供依據。
[0050] 以上對本發明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述 特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實 施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭 示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的 等效實施例，這並不影響本發明的實質內容。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依 據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發 明技術方案保護的範圍內。
【權利要求】
1. 一種失效分析樣品的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟： 步驟S1、提供一待分析樣品，所述待分析樣品的一截面設置有集成電路，所述集成電路 中設有一凹槽，且該集成電路除凹槽以外部分表面覆蓋有一保護層； 步驟S2、利用一填充材料將所述凹槽完全填充並將該凹槽所在截面完全覆蓋； 步驟S3、對所述待分析樣品進行研磨，並對所述集成電路進行觀測和分析。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2包括如下步驟： 步驟S2a、提供一基板，對所述基板進行加熱後，在所述基板上表面點塗一層填充材料 並使其完全融化； 步驟S2b、利用融化後的填充材料所述凹槽完全填充並將該凹槽所在截面完全覆蓋； 步驟S2c、將所述待分析樣品置於一冷卻臺上，以使所述待分析樣品位於所述凹槽內以 及凹槽所在截面的填充材料冷卻凝固。
3. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述基板為玻璃材質的載玻片。
4. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述填充材料為可塑性材料。
5. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述填充材料為熱熔膠。
6. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述填充材料為透明材料。
7. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟S3中，利用掃描電子顯微鏡對所述待 分析樣品截面進行觀測； 當觀測到所述集成電路具有缺陷時，繼續對該缺陷做聚焦離子束截面分析。
8. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，對所述待分析樣品進行手動研磨以去除所 述保護層，使所述集成電路滿足所述掃描電子顯微鏡觀測需求。
9. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述保護層為二氧化矽介電層和金屬互連 層。
【文檔編號】G01N1/28GK104215482SQ201410375174
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】白月 申請人:上海華力微電子有限公司