亚洲成年人黄色一级片,日本香港三级亚洲三级,黄色成人小视频,国产青草视频,国产一区二区久久精品,91在线免费公开视频,成年轻人网站色直接看

一種芯片失效分析方法

文檔序號(hào):5872176閱讀:202來源:國(guó)知局
專利名稱:一種芯片失效分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體失效分析領(lǐng)域,特別涉及一種芯片失效分析方法。
背景技術(shù)
在現(xiàn)代集成電路制造工藝中,芯片加工需要經(jīng)歷一系列化學(xué)、光學(xué)、冶金、熱加工等工藝環(huán)節(jié)。每道工藝都可能引入各種各樣的缺陷。與此同時(shí)由于特征尺寸的不斷縮小, 各類加工設(shè)施成本也急劇上升,因此器件缺陷造成的損失代價(jià)極為高昂。在這種條件下,通過驗(yàn)證測(cè)試,分析失效原因,減少器件缺陷就成為集成電路制造中不可少的環(huán)節(jié)。通過失效分析工作,可以幫助集成電路設(shè)計(jì)人員找到設(shè)計(jì)上的缺陷、工藝參數(shù)的不匹配,同時(shí)也幫助集成電路應(yīng)用人員發(fā)現(xiàn)使用設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)?shù)葐栴}。失效分析常用方法有很多,大致分為硬方法(Hard Method)和軟方法 (SoftMethod)兩種。硬方法主要包括使用光電顯微鏡等硬件設(shè)備來檢查和確定失效原因, 從而改進(jìn)工藝過程。目前,這些用于診斷、失效分析的系統(tǒng)和先進(jìn)的分析設(shè)備儀器包括電子束探針(Ε-beam probe)診斷系統(tǒng)、離子束修補(bǔ)系統(tǒng)(FIB-Focused Ion Beam)、紅外熱像儀、 掃描電鏡(SEM-karming ElectronMicroscopy)、共聚焦顯微鏡、半導(dǎo)體參數(shù)分析儀等。失效分析人員通過使用這些儀器,就能對(duì)芯片各表層和縱向剖面進(jìn)行分析,準(zhǔn)確定位芯片缺陷,提供完整的失效分析報(bào)告。目前的現(xiàn)有技術(shù)中,芯片失效分析方法通常采用化學(xué)機(jī)械研磨的方法對(duì)芯片逐層剝離進(jìn)而采用上述的硬方法來檢查和確定芯片是否失效。以非易失性Flash存儲(chǔ)器芯片為例,如圖1所示為Flash存儲(chǔ)器芯片的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視圖,該芯片包括襯底1,襯底1內(nèi)具有有源區(qū)2(源漏區(qū)),襯底1上依次形成有柵氧層3、控制柵極4和金屬層5,其中,柵氧層3為氧化硅、氮化硅、氧化硅的層疊結(jié)構(gòu),即0N0結(jié)構(gòu),氮化硅用于存儲(chǔ)電荷;柵極4由第一多晶硅層41和第二多晶硅層42構(gòu)成;金屬層5根據(jù)布線要求可以設(shè)置一層或多層,作為示意, 圖中畫出了三層。由于柵極4的底部線寬對(duì)于Flash存儲(chǔ)器的讀、寫及擦除性能有著重要的影響,因此,針對(duì)該Flash存儲(chǔ)器芯片的失效分析主要通過測(cè)量柵極4底部尺寸,即第一多晶硅層41底部的長(zhǎng)與寬來進(jìn)行,當(dāng)獲得第一多晶硅層41的底部尺寸之后,再通過觀察與比較來判斷該柵極是否存在引起芯片失效的缺陷特征。由于第一多晶硅層41之上還覆蓋有柵極第二多晶硅層42和金屬層5,為能夠直接觀測(cè)到柵極第一多晶硅層41的底部進(jìn)而測(cè)量其特征尺寸,現(xiàn)有技術(shù)中,通常采用化學(xué)機(jī)械研磨法從芯片正面逐層剝離金屬層5、柵極第二多晶硅層42、柵極第一多晶硅層41直至露出第一多晶硅層41的底部,然后采用掃描電鏡SEM或透視電鏡TEM來檢查柵極第一多晶硅層41的底部長(zhǎng)寬等尺寸。但事實(shí)上,采用此方法研磨剝離柵極第一多晶硅層41時(shí)是很難準(zhǔn)確的剝離停留至第一多晶硅層41的底部的,操作人員經(jīng)常會(huì)研磨至芯片的柵氧層3或有源區(qū)2。即使研磨最終停留在了非??拷谝欢嗑Ч鑼?1底部的區(qū)域,由于研磨偏差或者厚度不均等因素,最終測(cè)得的第一多晶硅層41底部的尺寸也容易產(chǎn)生誤差,這樣就很容易給工程師解決問題造成誤導(dǎo),并且每觀察大概10個(gè)左右的第一多晶硅層41底部尺寸就需要4小時(shí)。由此可見,現(xiàn)有技術(shù)采用的方法效率很低,成功率很小,得到的數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種芯片失效分析方法,以解決在芯片的失效分析中很難精準(zhǔn)高效地研磨剝離到柵極第一層多晶硅的底部以測(cè)得其底部準(zhǔn)確尺寸參數(shù)的問題。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種芯片失效分析方法,用于檢測(cè)引起芯片失效的缺陷特征,包括以下步驟通過機(jī)械研磨去除進(jìn)行失效分析的芯片的襯底和有源區(qū)的大部分;通過濕法刻蝕去除芯片殘存的襯底和有源區(qū);通過干法刻蝕去除芯片的柵氧層的大部分,保留的部分柵氧層用于保護(hù)柵極第一
多晶娃層;檢測(cè)所述第一多晶層是否存在缺陷特征??蛇x的,所述芯片失效分析方法的步驟還包括在進(jìn)行機(jī)械研磨之前將進(jìn)行失效分析的芯片正面朝下用粘合劑粘貼到承載臺(tái)上??蛇x的,所述進(jìn)行失效分析的芯片可以是一個(gè)完整的芯片,也可以是切割下的芯片的一部分??蛇x的,所述承載臺(tái)的材質(zhì)為玻璃??蛇x的,所述機(jī)械研磨可通過將承載臺(tái)及芯片放入自動(dòng)研磨裝置中進(jìn)行全自動(dòng)研磨來實(shí)現(xiàn)??蛇x的,所述機(jī)械研磨采用手工托舉承載臺(tái)將樣品壓在研磨機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的機(jī)械研磨。可選的,所述通過濕法刻蝕去除芯片殘存的襯底和有源區(qū)的步驟包括將芯片連同承載臺(tái)一同放入到加入了異丙醇的加熱的弱堿性溶液中,直至將芯片上殘存的襯底和有源區(qū)完全去除。可選的,所述加熱的弱堿性溶液的溫度為80_85°C。可選的,所述弱堿性溶液為濃度低于40%的氫氧化鉀溶液。可選的,所述濕法刻蝕去除芯片殘存的襯底和有源區(qū)的步驟還包括將芯片連同承載臺(tái)放入雙氧水中數(shù)分鐘后撈出,使用去離子水對(duì)芯片進(jìn)行清洗并使芯片干燥??蛇x的,所述雙氧水的溫度為50_90°C。可選的,采用高真空掃描電鏡或低真空掃描電鏡檢測(cè)所述第一多晶層是否存在缺陷特征。優(yōu)選低真空掃描電鏡。本發(fā)明提供的芯片失效分析方法可將芯片準(zhǔn)確剝離至柵極第一層多晶硅的底部, 測(cè)得其底部的精確尺寸參數(shù),并且熟練的操作人員采用本發(fā)明的方法進(jìn)行失效分析可在2 小時(shí)之內(nèi)就完成所有柵極第一層多晶硅的底部尺寸的觀測(cè),大大提高了工作效率,節(jié)省了時(shí)間成本。


圖1為Flash存儲(chǔ)器芯片的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視2d為本發(fā)明所述芯片失效分析方法步驟示意圖;圖3為本發(fā)明所述芯片失效分析方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。本發(fā)明所述的芯片失效分析方法可廣泛應(yīng)用于存儲(chǔ)器芯片及其他半導(dǎo)體芯片的失效分析,并且可以利用多種替換方式實(shí)現(xiàn),下面是通過較佳的實(shí)施例來加以說明,當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例,本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替換無疑地涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次,本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述,在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí),為了便于說明,示意圖不依一般比例局部放大,不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定。以下以Flash存儲(chǔ)器芯片的失效分析為例詳細(xì)說明本發(fā)明方法。請(qǐng)首先參閱圖1,圖1所示為Flash存儲(chǔ)器芯片的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖1所示, 芯片的結(jié)構(gòu)如在背景技術(shù)里所詳述的,包括襯底1,襯底ι內(nèi)具有有源區(qū)2(源漏區(qū)),襯底 1上依次形成有柵氧層3、控制柵極4和金屬層5,其中柵極4由第一多晶硅層41和第二多晶硅層42構(gòu)成。由于柵極的第一層多晶硅41控制晶體管,影響著芯片的讀、寫及擦除等操作,其底部的長(zhǎng)寬尺寸決定了有源器件的柵長(zhǎng),并會(huì)影響晶體管的性能,因而其底部的長(zhǎng)寬尺寸已成為產(chǎn)品的重要的尺寸參數(shù)。因此,在針對(duì)芯片的柵長(zhǎng)進(jìn)行失效分析時(shí),需測(cè)量柵極的第一層多晶硅41底部的長(zhǎng)寬尺寸參數(shù)?,F(xiàn)有技術(shù)中通常從芯片正面的金屬層5開始,通過機(jī)械研磨逐層剝離掉柵極的第二層多晶硅42、柵極的第一層多晶硅41,直至露出柵極的第一層多晶硅41的底部進(jìn)而進(jìn)行測(cè)量其長(zhǎng)寬尺寸,本發(fā)明的芯片失效分析方法則從芯片的背面襯底1開始,通過機(jī)械研磨和刻蝕相結(jié)合的方法使柵極的第一層多晶硅41底部能夠最終完整地顯露出來,進(jìn)而測(cè)得其準(zhǔn)確的長(zhǎng)寬尺寸數(shù)據(jù)。以下結(jié)合2d和圖3詳細(xì)說明本發(fā)明的芯片失效分析方法。2d 為本發(fā)明所述芯片失效分析方法步驟示意圖,圖3為本發(fā)明所述芯片失效分析方法的流程圖。圖加-圖2d中的芯片結(jié)構(gòu)與圖1的芯片結(jié)構(gòu)相同,因本在發(fā)明方法中金屬層1和柵極的第二層多晶硅2不需要提及故圖的芯片結(jié)構(gòu)中沒有將其標(biāo)出。首先,如圖加所示,將需進(jìn)行失效分析的芯片的金屬層面朝下用粘合劑8粘貼到承載臺(tái)9上。采用本發(fā)明方法進(jìn)行失效分析的芯片可以是一個(gè)完整的芯片,也可以是切割下的芯片的一部分;承載臺(tái)9可以是玻璃或其他的質(zhì)地的材料;粘合劑8的粘附力必須能夠支持芯片在承載臺(tái)9上完成接下來的機(jī)械研磨及熱處理過程。其次,如圖加及圖2b所示,通過機(jī)械研磨去除芯片的襯底1和有源區(qū)2的大部分。從芯片的背部開始對(duì)芯片的襯底1和有源區(qū)2進(jìn)行機(jī)械研磨,直至剝離掉襯底1 和有源區(qū)2的大部分,用手撫摸承載臺(tái)9的邊緣時(shí)幾乎感覺不到芯片或當(dāng)芯片可以透光時(shí)停止研磨。上述研磨過程可采用將承載臺(tái)9及芯片放入自動(dòng)研磨裝置中進(jìn)行全自動(dòng)研磨的方式實(shí)現(xiàn),也可采用手工托舉承載臺(tái)將樣品壓在研磨機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的機(jī)械研磨的方式實(shí)現(xiàn)。
再次,如圖2b及圖2c所示,通過濕法刻蝕去除芯片殘存的襯底1和有源區(qū)2。將經(jīng)過了機(jī)械研磨的芯片連同承載臺(tái)9 一同放入到加入了異丙醇的加熱的弱堿性溶液中數(shù)分鐘,直至如圖2c所示將芯片上通過機(jī)械研磨后殘存的襯底1和有源區(qū)2完全去除;所述加熱的弱堿性溶液的溫度為80-85°C ;在為本發(fā)明的一種實(shí)施例,所述弱堿性溶液可為濃度低于40%的氫氧化鉀溶液。其后將芯片連同承載臺(tái)9放入到雙氧水中數(shù)分鐘后撈出,使用去離子水對(duì)芯片進(jìn)行清洗并使芯片干燥;所述雙氧水的溫度可選擇在50-90°C 間。再次,如圖2c及圖2d所示,通過干法刻蝕去除芯片的柵氧層3的大部分,保留一薄層的柵氧層3氧化物以保護(hù)柵極第一層多晶硅41底部的完整性。至此,芯片的柵極第一層多晶硅41的底部特征暴露出來。最后,利用觀測(cè)儀器觀測(cè)承載臺(tái)9上的芯片柵極第一層多晶硅41底部的長(zhǎng)寬尺寸參數(shù)。觀測(cè)儀器可采用高真空掃描電鏡(High Vacuum SEM)或低真空掃描電鏡(Low Vacuum SEM),由于經(jīng)過機(jī)械研磨及刻蝕后的芯片已非常薄,并不能很好的符合高真空掃描電鏡的觀測(cè)要求,因而采用低真空掃描電鏡進(jìn)行觀測(cè)為本發(fā)明方法的優(yōu)選方案。以上方法只是本發(fā)明方法針對(duì)一種芯片結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例,本發(fā)明方法可廣泛應(yīng)用于不同存儲(chǔ)器芯片及其他半導(dǎo)體芯片的失效分析。顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣,倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi),則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種芯片失效分析方法,用于檢測(cè)芯片柵極的缺陷特征,包括以下步驟通過機(jī)械研磨去除進(jìn)行失效分析的芯片的襯底和有源區(qū)的大部分;通過濕法刻蝕去除芯片殘存的襯底和有源區(qū);通過干法刻蝕去除芯片的柵氧層的大部分,保留的部分柵氧層用于保護(hù)柵極第一多晶硅層;檢測(cè)所述第一多晶硅層是否存在缺陷特征。
2.如權(quán)利要求1所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述芯片失效分析方法的步驟還包括在進(jìn)行機(jī)械研磨之前將進(jìn)行失效分析的芯片正面朝下用粘合劑粘貼到承載臺(tái)上。
3.如權(quán)利要求1所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述進(jìn)行失效分析的芯片是一個(gè)完整的芯片,或者是切割下的芯片的一部分。
4.如權(quán)利要求2所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述承載臺(tái)的材質(zhì)為玻璃。
5.如權(quán)利要求2所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述機(jī)械研磨通過將承載臺(tái)及芯片放入自動(dòng)研磨裝置中進(jìn)行全自動(dòng)研磨來實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求2所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述機(jī)械研磨采用手工托舉承載臺(tái)將樣品壓在研磨機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的機(jī)械研磨。
7.如權(quán)利要求1所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述通過濕法刻蝕去除芯片殘存的襯底和有源區(qū)的步驟包括將芯片放入到加入了異丙醇的加熱的弱堿性溶液中,直至將芯片上殘存的襯底和有源區(qū)完全去除。
8.如權(quán)利要求7所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述加熱的弱堿性溶液的溫度為 80-85"C。
9.如權(quán)利要求7所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述弱堿性溶液為濃度低于 40%的氫氧化鉀溶液。
10.如權(quán)利要求7所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述通過濕法刻蝕去除芯片殘存的襯底和有源區(qū)的步驟還包括將芯片放入雙氧水中數(shù)分鐘后撈出,使用去離子水對(duì)芯片進(jìn)行清洗并使芯片干燥。
11.如權(quán)利要求10所述的芯片失效分析方法,其特征在于,所述雙氧水的溫度為 50-90 "C。
12.如權(quán)利要求1所述的芯片失效分析方法,其特征在于,采用高真空掃描電鏡或低真空掃描電鏡檢測(cè)所述第一多晶硅層是否存在缺陷特征。
全文摘要
本發(fā)明提供一種芯片失效分析方法,用于檢測(cè)芯片柵極的缺陷特征,其步驟包括通過機(jī)械研磨去除進(jìn)行失效分析的芯片的襯底和有源區(qū)的大部分;通過濕法刻蝕去除芯片殘存的襯底和有源區(qū);通過干法刻蝕去除芯片的柵氧層的大部分,保留的部分柵氧層用于保護(hù)柵極第一多晶硅層;檢測(cè)所述第一多晶硅層是否存在缺陷特征。本發(fā)明方法可將芯片準(zhǔn)確剝離至柵極第一層多晶硅的底部,測(cè)得其底部的精確尺寸參數(shù),并可大大提高工作效率,節(jié)省時(shí)間成本。
文檔編號(hào)G01R31/311GK102253325SQ20101018147
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者賴?yán)铨? 陳宏領(lǐng), 高慧敏 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司, 武漢新芯集成電路制造有限公司
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1