用於定位梳狀金屬線結構中低阻抗微小缺陷的方法
2023-05-25 00:45:11 3
專利名稱：用於定位梳狀金屬線結構中低阻抗微小缺陷的方法
技術領域：
本發明涉及到半導體晶片的失效分析定位技術，具體涉及對梳狀金屬線結構中低 阻抗微小缺陷的定位方法。
背景技術：
目前，用於定位梳狀金屬線結構中微小缺陷的方法大致可以分為以下幾種1.利用光學顯微鏡觀察。其缺陷在於由於解析度大於1微米的限制，沒法觀察 到小於1微米的缺陷。2.用掃描電鏡放大觀察，解析度達到幾個納米。其缺陷在於但由於梳狀金屬線 一般都是至少上千條交錯在一起，面積也往往在100微米乘100微米以上，要從中找到小於 1微米的缺陷，需要很長時間。3.光致阻抗變化技術，通過雷射加熱引起電阻變化，電阻變化引起電流變化或電 壓變化，這個變化會被設備記錄，缺陷處電阻特性往往變化更敏感，從而定位出缺陷位置。 其存在的問題是需加電測試，可能損害缺陷的原有形貌，同時技術特點適用於高阻抗缺陷 的分析，對低阻抗缺陷是瓶頸。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種用於精確定位梳狀金屬線中微小缺陷的方 法，其將深亞微米級缺陷從釐米和毫米級別的區域中定位，從而幫助找到晶片的失效原因 和工藝線的不穩定因素，最終實現晶片的高良率和高可靠性。為解決上述技術問題，本發明提供了一種用於定位梳狀金屬線結構中低阻抗微小 缺陷的方法，包括以下步驟步驟一，通過聚焦粒子束電子顯微鏡穿孔到接地端，用聚焦粒 子束電子顯微鏡鍍金屬層將梳狀線的一端實現接地；步驟二，將梳狀線進行η次等分，每次 等分作一次電壓襯度檢查，而每一次電壓襯度都可以將缺陷定位到原區域的二分之一範圍 內，η次等分後，缺陷會定位在二的η次方分之一的面積範圍內，η為正整數；步驟三，在定 位出的微小面積內，用掃描電子顯微鏡進行掃描，可觀察到被絕緣膜埋住的缺陷。本發明的有益效果在於提供了一種精確定位梳狀鋁線中細微缺陷的方法，其定 位速度快，效率高，一方面解決了半導體生產線中有些金屬生長刻蝕相關工藝的缺陷找不 到的問題，另一方面能大量節省人力和掃描電鏡的使用機時。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明實施例所述步驟一的示意圖；圖2是本發明實施例所述步驟二的示意圖；圖3是本發明實施例所述步驟三的示意圖；圖4是本發明實施例所述有缺陷部分的示意圖5是本發明實施例所述找到圖4中缺陷的的流程圖；圖6是本發明實施例所述步驟的流程圖。
具體實施例方式如圖6所示本發明包括以下步驟步驟一.如圖1所示，通過聚焦粒子束電子顯微鏡FIB穿孔到矽襯底(矽襯底通 常就是接地端)，用聚焦粒子束電子顯微鏡FIB鍍鉬金屬層將梳狀線的一端連接到襯底，實 現接地。步驟二 .如圖2所示，將梳狀線進行η次等分，每次等分作一次電壓襯度VC檢查， 而每一次電壓襯度VC都可以將缺陷定位到原區域的二分之一範圍內，η次等分後，缺陷會 定位在二的η次方分之一的面積範圍內。步驟三.如圖3所示，在定位出的微小面積內，用30千伏的高加速電壓掃描電子 顯微鏡SEM掃描，可將被絕緣膜埋住的缺陷觀察到。如圖3所示，高加速電壓，掃描電子顯 微鏡SEM收集到的信號的深度會更深。步驟一中所述的聚焦粒子束電子顯微鏡(Focused Ion Beam，聚焦粒子束電子顯 微鏡FIB)為用聚焦後的鎵正離子束作為入射粒子(或叫一次離子)撞擊樣品表面，會形 成二次離子、二次電子等，再通過收集二次電子成像；常見用途有斷面精細切割、成像(包 括電壓襯度像)、透射電鏡制樣、線路修復(包括開孔和鍍金屬層連線)等。本專利用到聚 焦粒子束電子顯微鏡FIB的線路修復和電壓襯度成像功能。步驟二中所述的電壓襯度(Voltage Contrast，電壓襯度VC)包括掃描電子顯微 鏡和離子束顯微鏡都能實現，他們成像時是通過電子探頭收集一次粒子入射產生的二次電 子。對離子束顯微鏡，一次正離子入射到樣品表面時，會對樣品表面會有正電荷積累作用； 當樣品表面的材料為導體且接地時，入射導致的電荷積累會迅速地導通掉，電子探頭能收 集到足夠多的二次電子，電壓襯度VC呈現為亮；當樣品表面材料不接地時，無論是導體還 是絕緣體或半導體，由於正電荷積累無法釋放，產生一定的電勢，二次電子會受到樣品表面 的吸引，因此探頭收集的二次電子偏少，導致電壓襯度VC呈現為暗。本專利用到該功能步驟三中所述的掃描電子顯微鏡(Scanning Electronic Microscope，掃描電子 顯微鏡SEM)用調製好的一次電子束掃描樣品表面，用探頭收集包含豐富表面信息的二次 電子信號，形成樣品的表面圖像，放大倍率可達到數十萬倍，解析度達到納米級；一次電子 的加速電壓增加時，激發的二次電子包含的信息也越深。本專利用到其大倍率觀察性能，以 及高加速電壓實現獲取深度信息的特點。如圖5所示，以尋找圖4中的缺陷為例，其中，Cl時AA』的中點，C2為ACl的中點， C2，為C1A』的中點步驟一，實現一條梳狀線接地，在其中一條梳狀線的端頭附近(A點)用聚焦粒子 束電子顯微鏡FIB開孔並露出基板，用聚焦粒子束電子顯微鏡FIB鍍鉬金屬條連接A點和 基板，使這條梳狀線AA』實現接地，且電壓襯度VC顯示為亮，同時由於有缺陷橋連了這幾條 梳狀線，所以BB』的電壓襯度VC也為亮。步驟二，η次對分電壓襯度法，將缺陷定位到原區域的二的η次方分之一的面積範 圍內。以實現將缺陷定位到四分之一範圍為例在Cl用聚焦粒子束電子顯微鏡FIB切斷金屬線，即AA』也分成兩半，此時C1A』由於不再接地，電壓襯度VC變為暗，ACl仍為亮，再觀 察BB』的電壓襯度，分亮和暗討論。若BB』的電壓襯度VC亮，表明缺陷在ACl 在C2點切 斷金屬線，對分ACl後觀察B』 B的電壓襯度VC情況，若亮，則缺陷在AC2內，若不亮，則缺 陷在C2C1內。這已經實現了缺陷定位到四分之一原區域面積的目的。若BB』的電壓襯度 VC暗，表明缺陷在C1A』 用聚焦粒子束電子顯微鏡FIB鍍金屬鉬將切斷的Cl重新接好，此 時AA』和BB』全亮；在C2』點切斷金屬線，對分C1A』後，觀察B』 B的電壓襯度VC，若亮，則 缺陷在C1C2』，若暗，則表明缺陷在C2』A』，這也已經實現了缺陷定位到四分之一原區域面 積的目的。步驟三.高加速電壓30千伏掃描電子顯微鏡SEM掃描2中定位出的小區域，直到 找到缺陷。本發明並不限於上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述旨在於為了描 述和說明本發明涉及的技術方案。基於本發明啟示的顯而易見的變換或替代也應當被認為 落入本發明的保護範圍。以上的具體實施方式
用來揭示本發明的最佳實施方法，以使得本 領域的普通技術人員能夠應用本發明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發明的 目的。
權利要求
1.一種用於定位梳狀金屬線結構中低阻抗微小缺陷的方法，其特徵在於包括以下步驟步驟一，通過聚焦粒子束電子顯微鏡穿孔到接地端，用聚焦粒子束電子顯微鏡鍍金屬 層將梳狀線的一端實現接地；步驟二，將梳狀線進行η次等分，每次等分作一次電壓襯度檢查，而每一次電壓襯度都 可以將缺陷定位到原區域的二分之一範圍內，η次等分後，缺陷會定位在二的η次方分之一 的面積範圍內，η為正整數；步驟三，在定位出的微小面積內，用掃描電子顯微鏡進行高加速電壓掃描，可觀察到被 絕緣膜埋住的缺陷。
2.如權利要求1所述的用於定位梳狀金屬線結構中低阻抗微小缺陷的方法，其特徵在 於所述步驟一當中的接地端為矽襯底，用聚焦粒子束電子顯微鏡鍍金屬層將梳狀線的一 端連接到襯底，實現接地。
3.如權利要求1所述的用於定位梳狀金屬線結構中低阻抗微小缺陷的方法，其特徵在 於步驟一中所述聚焦粒子束電子顯微鏡鍍金屬層為鍍鉬金屬層。
4.如權利要求1所述的用於定位梳狀金屬線結構中低阻抗微小缺陷的方法，其特徵在 於所述步驟三中，使用30千伏的高加速電壓掃描電子顯微鏡進行掃描。
5.如權利要求1所述的用於定位梳狀金屬線結構中低阻抗微小缺陷的方法，其特徵在 於所述步驟二中，將金屬線選擇性對分η次，每次都將縮小缺陷的存在範圍將為上一次的 二分之一。
全文摘要
本發明公開了一種用於定位梳狀金屬線結構中低阻抗微小缺陷的方法，包括以下步驟步驟一，通過聚焦粒子束電子顯微鏡穿孔到接地端，用聚焦粒子束電子顯微鏡鍍金屬層將梳狀線的一端實現接地；步驟二，將梳狀線進行n次等分，每次等分作一次電壓襯度檢查，而每一次電壓襯度都可以將缺陷定位到原區域的二分之一範圍內，n次等分後，缺陷會定位在二的n次方分之一的面積範圍內，n為正整數；步驟三，在定位出的微小面積內，用掃描電子顯微鏡進行高加速電壓掃描，可觀察到被絕緣膜埋住的缺陷。本發明定位速度快，效率高，解決了半導體生產線中有些金屬生長刻蝕相關工藝的缺陷找不到的問題，能大量節省人力和掃描電鏡的使用機時。
文檔編號G01N23/22GK102053098SQ20091020176
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月5日 優先權日2009年11月5日
發明者賴華平 申請人:上海華虹Nec電子有限公司