摻雜失效分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種摻雜失效的分析方法，包括步驟：提供良品硅片；對良品硅片和待測樣品硅片進(jìn)行處理直至露出襯底表面；將良品硅片和待測樣品硅片放置在底座上；在良品硅片和待測樣品硅片上選定測試圖形；設(shè)定進(jìn)行SRP的條件；分別對良品硅片和待測樣品硅片上的測試圖形進(jìn)行SRP并得到電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)；對良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷待測樣品硅片的摻雜是否失效，估算待測樣品硅片的摻雜劑量失效大小。本發(fā)明能準(zhǔn)確快速驗證摻雜相關(guān)的失效，以及確認(rèn)摻雜雜質(zhì)的差異程度，能大大節(jié)省芯片失效分析的時間和確保失效分析的準(zhǔn)確性，為明確工藝原因及提升相關(guān)產(chǎn)品的良率發(fā)揮重大作用。
【專利說明】摻雜失效分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種摻雜失效分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路制造中，摻雜是一種通用的工藝，當(dāng)摻雜失效時往往造成最后形成的芯片產(chǎn)品的失效，因此如何判斷摻雜是否失效，并根據(jù)判斷結(jié)果來確定芯片產(chǎn)品的失效是否是有摻雜失效引起的是芯片產(chǎn)品失效分析中的一種重要分析方法?，F(xiàn)有摻雜失效分析方法包括:
[0003]1、對器件的電學(xué)測試來佐證，該方法是通過對器件的各個端口或電極施加電應(yīng)力，從而監(jiān)控各電極的電壓電流等了解特性。該方法存在的問題是:
[0004]1.1、對器件的測試需要用到復(fù)雜的納米探針技術(shù)或者襯墊(pad)用微探針分析。
[0005]1.2、即使明確器件電學(xué)特性異常，仍無法確認(rèn)器件失效是否是由摻雜失效造成的，因為器件失效可能是由摻雜、刻蝕、對準(zhǔn)、異常冗余物等多個原因造成。
[0006]2、針對雜質(zhì)種類和濃度的染色處理。該方法存在的問題是:
[0007]2.1、染色與染色用藥液的配比、時間密切相關(guān)，需要反復(fù)試驗，耗時耗力；
[0008]2.2、當(dāng)異常摻雜的劑量或濃度差異較小時，染色成功率大大降低。
[0009]3、二次離子質(zhì)譜分析(SMS)。該方法存在的問題是:分析復(fù)雜，成本昂貴，而且對樣品尺寸的限制大，體現(xiàn)在要求長寬都在100微米以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種摻雜失效的分析方法，能準(zhǔn)確快速驗證摻雜相關(guān)的失效，以及確認(rèn)摻雜雜質(zhì)的差異程度，能大大節(jié)省芯片失效分析的時間和確保失效分析的準(zhǔn)確性，為明確工藝原因及提升相關(guān)產(chǎn)品的良率發(fā)揮重大作用。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的摻雜失效的分析方法包括如下步驟:
[0012]步驟一、提供一摻雜符合要求的良品硅片，該良品硅片用于對待測樣品硅片進(jìn)行比較分析。
[0013]步驟二、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片進(jìn)行處理，該處理將所述良品硅片和所述待測樣品硅片的襯底表面上的膜層結(jié)構(gòu)都去除，直至露出所述良品硅片和所述待測樣品娃片的襯底表面。
[0014]步驟三、將處理過的所述良品硅片和所述待測樣品硅片分別放置在一底座上。
[0015]步驟四、分別在所述良品硅片和所述待測樣品硅片上選定一測試圖形，所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形的尺寸相同。
[0016]步驟五、設(shè)定進(jìn)行擴展電阻測試(SRP)的測試條件。
[0017]步驟六、按照所設(shè)定的測試條件，分別對所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形進(jìn)行擴展電阻測試，測試后分別得到所述良品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)、以及所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)。
[0018]步驟七、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)所述良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度是否相同來判斷所述待測樣品硅片的摻雜是否失效，根據(jù)所述良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的差值來估算所述待測樣品硅片的摻雜劑量失效大小。
[0019]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中的處理工藝采用氫氟酸進(jìn)行腐蝕處理。
[0020]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟三中的所述底座為無傾角的平面底座。
[0021]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟四中所選定的所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形要求是:所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的區(qū)域都要平坦且雜質(zhì)分布均勻，所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的長度都分別大于所述擴展電阻測試的針距，所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的寬度都分別大于所述擴展電阻測試的針的直徑。
[0022]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中設(shè)定進(jìn)行擴展電阻測試的測試條件包括:所述擴展電阻測試的針的步進(jìn)值能從所述擴展電阻測試的測試系統(tǒng)中給出的多個步進(jìn)值中任意選擇一個，所述擴展電阻測試的傾角能從所述擴展電阻測試的測試系統(tǒng)中給出的多個非零角度中任意選擇一個，所述擴展電阻測試的測試點數(shù)設(shè)定為小于所述測試圖形的寬度除以所述擴展電阻測試的針的步進(jìn)值；所述擴展電阻測試的測試點都要分別落在所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形中，且所述良品硅片的測試的起始位置和終止位置在所述良品硅片的測試圖形中位置和所述待測樣品硅片的測試的起始位置和終止位置在所述待測樣品硅片的測試圖形中位置相同。
[0023]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟六中測試得到所述良品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)以及所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)和所述擴展電阻測試的傾角無關(guān)、和所述擴展電阻測試的各測試點以及測試點的數(shù)量有關(guān)。
[0024]本發(fā)明直接通過待測試樣品的摻雜區(qū)域進(jìn)行SRP測試，并將該測試結(jié)果和一摻雜符合要求的良品硅片的摻雜區(qū)域的測試結(jié)果進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果能夠準(zhǔn)確快速驗證摻雜是否失效以及確認(rèn)摻雜雜質(zhì)的差異程度，從而也能直接快速并準(zhǔn)確的判斷芯片失效是否由摻雜失效引起，故能大大節(jié)省芯片失效分析的時間和確保失效分析的準(zhǔn)確性，為明確工藝原因及提升相關(guān)產(chǎn)品的良率發(fā)揮重大作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0026]圖1是SRP測試原理示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例方法流程圖；
[0028]圖3A-圖3E是本發(fā)明實施例方法各步驟中示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實施例測試結(jié)果曲線。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明實施例中使用到SRP測試，在對本發(fā)明實施例做說明之前，先介紹一下SRP測試原理，如圖1所示，是SRP測試原理示意圖?，F(xiàn)有SRP測試是對樣品的截面進(jìn)行雙探針測試，從而得出載流子濃度和電阻率的縱深分布，現(xiàn)有SRP測試的工作過程如下:
[0031]1、確定樣品102和底座101。其中樣品102的圖形長寬大小要在數(shù)百微米以上，以確保測試斜面103能覆蓋所需的深度。底座101為帶指定角度的模塊，如17’，34’，1° 9’，
O°，坐
Δι OΔι 、j.ο
[0032]2、樣品102粘貼在底座101上進(jìn)行研磨，得到與底座相同傾斜角的斜面103。研磨后露出斜面邊緣104，以及PN結(jié)界面105.[0033]3、樣品102進(jìn)入SRP機臺進(jìn)行測試，其中SRP的兩探針106在斜面103上通過步進(jìn)式移動和接觸，兩探針106間存在5mv電壓，通過電流測量換算等，得到兩探針106間的電阻值。
[0034]4、所測得的電阻值經(jīng)過校準(zhǔn)曲線轉(zhuǎn)換為電阻率和載流子濃度，而探針106每次接觸所處的位置，通過角度及距離換算，得到針對應(yīng)位置的深度值，以上數(shù)據(jù)綜合，就可得到樣品的電阻率或載流子濃度的深度分布曲線。
[0035]如圖1所示，是本發(fā)明實施例方法流程圖；本發(fā)明實施例摻雜失效的分析方法包括如下步驟:
[0036]步驟一、提供一摻雜符合要求的良品硅片，該良品硅片用于對待測樣品硅片進(jìn)行比較分析。所述良品硅片和所述待測樣品硅片要具有相同的膜層結(jié)構(gòu)，且具有相同的摻雜結(jié)構(gòu)，但是所述良品硅片的摻雜區(qū)域的摻雜已經(jīng)確認(rèn)為符合要求。如圖3A所示，所述待測樣品硅片I上形成有多層薄膜組成的膜層結(jié)構(gòu)2以及多個摻雜區(qū)域3。
[0037]步驟二、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片進(jìn)行處理，該處理將所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的襯底表面上的膜層結(jié)構(gòu)都去除，直至露出所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的襯底表面。如圖3B所示，本發(fā)明實施例是采用氫氟酸進(jìn)行腐蝕處理來將膜層結(jié)構(gòu)去除，直至露出所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的襯底表面。
[0038]步驟三、如圖3C所示，將處理過的所述良品硅片和所述待測樣品硅片I分別放置在一底座5上。所述底座5為無傾角的平面底座。
[0039]步驟四、如圖3D所示，分別在所述良品硅片和所述待測樣品硅片I上選定一測試圖形，所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片I上的測試圖形的尺寸相同。本發(fā)明實施例中所述待測樣品硅片I上的測試圖形為一個摻雜區(qū)域3。所選定的所述良品硅片和所述待測樣品硅片I上的測試圖形要求是:所述良品硅片和所述待測樣品硅片I上的測試圖形的區(qū)域都要平坦且雜質(zhì)分布均勻，所述良品硅片和所述待測樣品硅片I上的測試圖形的長度L都分別大于所述擴展電阻測試(SRP)的針距S，所述良品硅片和所述待測樣品硅片I上的測試圖形的寬度W都分別大于所述擴展電阻測試的針4的直徑。
[0040]步驟五、如圖3E所不，所述良品娃片和所述待測樣品娃片I在底座5上時的俯視圖。在測試之前，先要設(shè)定進(jìn)行擴展電阻測試(SRP)的測試條件，設(shè)定的步驟包括:如圖3D所示，所述擴展電阻測試的針4的步進(jìn)值ΛΧ能從所述擴展電阻測試的測試系統(tǒng)中給出的多個步進(jìn)值中任意選擇一個，所述擴展電阻測試的傾角能從所述擴展電阻測試的測試系統(tǒng)中給出的多個非零角度中任意選擇一個，所述擴展電阻測試的測試點數(shù)設(shè)定為小于所述測試圖形的寬度W除以所述擴展電阻測試的針4的步進(jìn)值ΛΧ即〈W/ΛX ;所述擴展電阻測試的測試點都要分別落在所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形中，且所述良品硅片的測試的起始位置和終止位置在所述良品硅片的測試圖形中位置和所述待測樣品硅片的測試的起始位置和終止位置在所述待測樣品硅片的測試圖形中位置相同。
[0041]步驟六、按照所設(shè)定的測試條件，分別對所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形進(jìn)行擴展電阻測試，測試后分別得到所述良品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)、以及所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)。所述良品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)以及所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)和所述擴展電阻測試的傾角無關(guān)、和所述擴展電阻測試的各測試點以及測試點的數(shù)量有關(guān)。如圖4所示，是本發(fā)明實施例測試結(jié)果曲線，曲線11為所述良品硅片的電阻率曲線，曲線11為所述待測樣品硅片I的電阻率曲線，圖4的橫坐標(biāo)為測試圖形中位置，可以看出測試點數(shù)為5，步進(jìn)值A(chǔ)X為5 ii m ;縱坐標(biāo)為電阻率,單位為歐姆?厘米。
[0042]步驟七、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并根據(jù)所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的電阻率或載流子濃度是否相同來判斷所述待測樣品硅片的摻雜是否失效，根據(jù)所述良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的差值來估算所述待測樣品硅片的摻雜劑量失效大小。如圖4所示，曲線11和曲線12并不重合，所以能夠判斷所述待測樣品硅片I的摻雜失效。由于電阻率的大小決定于載流子濃度和載流子的遷移率，即P =IAiqy，P表示電阻率，n表示載流子濃度，y表示載流子的遷移率?？梢钥闯?，當(dāng)載流子的遷移率不變時，電阻率是由載流子濃度決定的。所以可以由電阻率的差異，換算出載流子濃度的差異，而有載流子濃度的差異，則能估算所述待測樣品硅片的摻雜劑量失效大小，原理如下:對離子注入型摻雜，濃度分布關(guān)系為
【權(quán)利要求】
1.一種摻雜失效的分析方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、提供一摻雜符合要求的良品硅片，該良品硅片用于對待測樣品硅片進(jìn)行比較分析； 步驟二、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片進(jìn)行處理，該處理將所述良品硅片和所述待測樣品硅片的襯底表面上的膜層結(jié)構(gòu)都去除，直至露出所述良品硅片和所述待測樣品娃片的襯底表面； 步驟三、將處理過的所述良品硅片和所述待測樣品硅片分別放置在一底座上； 步驟四、分別在所述良品硅片和所述待測樣品硅片上選定一測試圖形，所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形的尺寸相同； 步驟五、設(shè)定進(jìn)行擴展電阻測試的測試條件； 步驟六、按照所設(shè)定的測試條件，分別對所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形進(jìn)行擴展電阻測試，測試后分別得到所述良品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)、以及所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)； 步驟七、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度為所述良品硅片電阻率或載流子濃度的95%?105%時，所述待測樣品硅片的摻雜有效；當(dāng)所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度為所述良品硅片電阻率或載流子濃度的95%?105%的范圍之外時，所述待測樣品硅片的摻雜失效；根據(jù)所述良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的差值來估算所述待測樣品硅片的摻雜劑量失效大小。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟二中的處理工藝采用氫氟酸進(jìn)行腐蝕處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟三中的所述底座為無傾角的平面底座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟四中所選定的所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形要求是:所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的區(qū)域都要平坦且雜質(zhì)分布均勻，所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的長度都分別大于所述擴展電阻測試的針距，所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的寬度都分別大于所述擴展電阻測試的針的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟五中設(shè)定進(jìn)行擴展電阻測試的測試條件包括:所述擴展電阻測試的針的步進(jìn)值能從所述擴展電阻測試的測試系統(tǒng)中給出的多個步進(jìn)值中任意選擇一個，所述擴展電阻測試的傾角能從所述擴展電阻測試的測試系統(tǒng)中給出的多個非零角度中任意選擇一個，所述擴展電阻測試的測試點數(shù)設(shè)定為小于所述測試圖形的寬度除以所述擴展電阻測試的針的步進(jìn)值；所述擴展電阻測試的測試點都要分別落在所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形中，且所述良品硅片的測試的起始位置和終止位置在所述良品硅片的測試圖形中位置和所述待測樣品硅片的測試的起始位置和終止位置在所述待測樣品硅片的測試圖形中位置相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:步驟六中測試得到所述良品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)以及所述待測樣品硅片的電阻率或載流子濃度的數(shù)據(jù)和所述擴展電阻測試的傾角無關(guān)、和所述擴展電阻測試的各測試點以及測試點的數(shù)量有關(guān)。
【文檔編號】G01R31/26GK103630816SQ201210296921
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月20日
【發(fā)明者】賴華平, 時俊亮, 徐云 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司