專利名稱：一種半導體功率器件失效分析的失效點定位方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種半導體功率器件失效分析的失效點定位技術(shù)，特別涉及一種結(jié)合了化學腐蝕技術(shù)的失效點定位方法。
背景技術(shù)：
半導體功率器件由于其特殊的垂直晶體管結(jié)構(gòu)設計，使得在芯片的表面覆蓋了4um或大于4um的金屬層(一般為鋁層)，而背面作為背電極，最外層也覆蓋了超過I 3um的金屬層(一般是鈦/鎳/銀的疊層)，而這種結(jié)構(gòu)使得一旦出現(xiàn)半導體功率管失效后，想要進行精確的失效點定位工作變得非常困難。因為不管是針對漏電點的電子孔穴對復合發(fā)光捕捉的微光顯微鏡技術(shù)，還是利用激光掃描引起的溫度梯度誘發(fā)的異常電阻率變化區(qū)捕捉的光束誘導電阻變化技術(shù)來說，面對正面和背面超過微米級厚度的金屬層，不管是光子的微光顯微鏡信號還是電阻率變化區(qū)的光束誘導電阻變化信號，絕大數(shù)情況下都會被金屬 層吸收或者反射，使得微光顯微鏡技術(shù)或者光束誘導電阻變化技術(shù)的定位無法進行。通常業(yè)界之前的解決辦法，很多情況下借助較古老的液晶技術(shù)，即利用異常缺陷點的漏電引起的熱能改變覆蓋在其上的液晶的晶向，來進行缺陷點定位，但實際上效果并不理想，主要是液晶的熱點的面積太大，一個熱點下可能就涵蓋了上百個多晶柵單元和接觸孔，與預期的精確定位要求差距太大。(論文引自=LDMOS功率器件的電熱效應研究，李梅芝，電子科技大學，CNKI: CDMD: I. 2008. 123790)同樣在業(yè)界有些人提出把背金去除后，利用背面微光顯微鏡和光束誘導電阻變化的方法來解決該問題，主要是針對近紅外或中紅外的電子孔穴對復合光子對于襯底硅來說，穿透性非常好，可以進行背面定位。但是問題是，如果要進行電性模擬，一般是要求背面的漏極也是要加電的，所以一旦把背金層去除后，電性就無法模擬，所以該方案有很大的局限性。(論文引自功率器件漏電流的PEM定位和分析，吳頂和、方強、邵雪峰、俞宏坤，CNKI: SUN:GTDZ. O. 2008-02-033)綜上所述，目前的失效點定位方法都存在一定的缺陷，不能滿足目前失效分析的目標要求，因此，亟待一種新的方法來解決以上問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前失效點分析定位方法定位精度低或者檢測分析不全面導致失效點不能全部定位的問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案—種半導體功率器件失效分析的失效點定位方法，該方法包括以下步驟A、利用化學腐蝕剝層技術(shù)對覆蓋在功率器件表面的金屬鋁層進行化學腐蝕，將鋁層完全腐蝕去除，同時完整保留金屬鋁下層的阻擋層；B、利用微光顯微鏡和光束誘導電阻變化技術(shù)對功率器件進行正面定位，模擬失效情況下的電性條件，找出可能的失效點；C、使用點針的方法進行加電，模擬電性條件，找出可能的失效點；
D、利用電子封裝組裝失效分析工具對步驟B和步驟C中的定位結(jié)果進行電子封裝組裝失效分析的物理驗證，找出最終的物理失效點。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟A中化學腐蝕所使用的化學藥液是熱磷酸。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述步驟A中使用的熱磷酸的溫度為200 255。。。作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，所述步驟A中阻擋層與所述熱磷酸的反應速率要比金屬鋁層與所述化學藥液反應的速率慢一個數(shù)量級以上。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述步驟C中使用的點針為軟針。本發(fā)明帶來的有益效果是 I、化學腐蝕藥液使用熱磷酸，從而金屬鋁層與熱磷酸的反應速度要比阻擋層與熱磷酸的反應速率高一個數(shù)量級以上，并且金屬鋁層與熱磷酸的反應劇烈，現(xiàn)象明顯，非常方便判斷金屬鋁層反應結(jié)束的時間，這樣既保證了金屬鋁層被完全腐蝕，又保證了阻擋層的完好；2、點針檢測過程中使用軟針進行點針，有效避免了使用硬針進行點針時可能將阻擋層扎穿的風險；3、該方法極大地加快了半導體功率器件失效點定位工作的速度和效率，同時保持了很高的精度；4、該方案失效點可精度到某個多晶柵或者接觸孔，很大程度上簡化了后續(xù)的電子封裝組裝失效分析的物理驗證工作。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。該具體實施例中的芯片為75V的半導體開關(guān)控制器，在檢測時發(fā)現(xiàn)該開關(guān)控制器上的一個場效應管的柵極與源極短路異常，因此判定該場效應管存在問題。首先制備好適量的250°C的熱磷酸，將該場效應管浸入熱磷酸中，場效應管表面的金屬鋁層與熱磷酸進行劇烈反應，產(chǎn)生大量氣泡，等待20 30秒鐘，氣泡消失，反應結(jié)束，此時立即取出場效應管，清洗并烘干。然后，用軟針在阻擋層上模擬漏極短路時的電性條件，在電壓O. 5V時，短路電流就有99nA。用激光束進行掃描，發(fā)現(xiàn)了紅色的電阻異常變化區(qū)(紅色表示負溫度系數(shù))。最后，通過對紅色異常點表面進行電子掃描顯微鏡掃描進行形貌確認，發(fā)現(xiàn)了在紅色電阻異常變化區(qū)附近有明顯的異常隆起區(qū)；對隆起區(qū)進行聚焦離子束截面切割檢測時發(fā)現(xiàn)了場效應管柵極和源極短路的根本原因一柵極附近的殘渣導致的柵極和源極的異常橋連點。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求書所限定的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種半導體功率器件失效分析的失效點定位方法，其特征在于該方法包括以下步驟 A、利用化學腐蝕剝層技術(shù)對覆蓋在功率器件表面的金屬鋁層進行化學腐蝕，將鋁層完全腐蝕去除，同時完整保留金屬鋁下層的阻擋層； B、利用微光顯微鏡和光束誘導電阻變化技術(shù)對功率器件進行正面定位，模擬失效情況下的電性條件，找出可能的失效點； C、使用點針的方法進行加電，模擬電性條件，找出可能的失效點； D、利用電子封裝組裝失效分析工具對步驟B和步驟C中的定位結(jié)果進行電子封裝組裝失效分析的物理驗證，找出最終的物理失效點。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種半導體功率器件失效分析的失效點定位方法，其特征在于所述步驟A中化學腐蝕所使用的化學藥液是熱磷酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種半導體功率器件失效分析的失效點定位方法，其特征在于所述步驟A中使用的熱磷酸的溫度為200 255°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種半導體功率器件失效分析的失效點定位方法，其特征在于所述步驟A中阻擋層與所述熱磷酸的反應速率要比金屬鋁層與所述化學藥液反應的速率慢ー個數(shù)量級以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種半導體功率器件失效分析的失效點定位方法，其特征在于所述步驟C中使用的點針為軟針。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導體功率器件失效分析的失效點定位方法，包括以下步驟利用化學腐蝕剝層技術(shù)對覆蓋在功率器件表面的金屬鋁層進行化學腐蝕，將鋁層完全腐蝕去除，同時完整保留金屬鋁下層的阻擋層；利用微光顯微鏡和光束誘導電阻變化技術(shù)對功率器件進行正面定位，模擬失效情況下的電性條件，以及使用點針的方法進行加電，模擬電性條件，找出可能的失效點；利用電子封裝組裝失效分析工具對之前步驟的定位結(jié)果進行電子封裝組裝失效分析的物理驗證，找出最終的物理失效點。本發(fā)明有以下優(yōu)點有效地對金屬鋁層進行剝離，同時保持了阻擋層的完整性；極大地加快了半導體功率器件失效點定位工作的速度和效率，同時保持了很高的精度。
文檔編號G01R31/02GK102854429SQ20111017837
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者張濤 申請人:上海華碧檢測技術(shù)有限公司