溝槽mos器件中位錯(cuò)型漏電分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法，包括步驟：采用EMMI分析方法獲取缺陷位置，缺陷位置對(duì)應(yīng)于發(fā)光點(diǎn)，控制EMMI分析條件使發(fā)光點(diǎn)的直徑小于等于1.5微米；采用FIB方法在缺陷位置處制備TEM樣品，TEM樣品的中心和缺陷位置的中心重合且TEM樣品的厚度大于等于缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑；對(duì)TEM樣品進(jìn)行TEM分析。本發(fā)明能針對(duì)位錯(cuò)引起的漏電失效，實(shí)現(xiàn)更快速準(zhǔn)確的定位與分析確認(rèn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法
【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，特別是涉及一種溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在溝槽MOS器件中的柵極陣列是由溝槽組成的，在溝槽是通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底如硅襯底進(jìn)行刻蝕后形成。在溝槽MOS器件中會(huì)形成位錯(cuò)缺陷，該位錯(cuò)缺陷會(huì)導(dǎo)致漏電的產(chǎn)生。當(dāng)溝槽MOS器件存在位錯(cuò)型漏電時(shí)，需要找出位錯(cuò)的具體位置并對(duì)位錯(cuò)進(jìn)行分析?，F(xiàn)有溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法包括步驟:
[0003]第一步、在失效特征點(diǎn)進(jìn)行EMMI (Emission Microscope,發(fā)光顯微鏡)定位。
[0004]EMM1:通過(guò)一定形式的激發(fā)在半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生非平衡態(tài)后，會(huì)有電子從高能態(tài)到底能態(tài)的躍遷產(chǎn)生。其中的輻射過(guò)程會(huì)有光子發(fā)射，光發(fā)射顯微鏡通過(guò)特別的CCD等類(lèi)型探頭可捕捉這些發(fā)光，形成發(fā)光像。并疊加入器件的光發(fā)射像，形成可定位缺陷的圖像。
[0005]如圖1所示,是現(xiàn)有方法在失效特征點(diǎn)EMMI定位示意圖；在半導(dǎo)體襯底101上形成有溝槽102，當(dāng)半導(dǎo)體襯底101中存在位錯(cuò)缺陷產(chǎn)生的失效特征點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行EMMI分析后能夠在位錯(cuò)缺陷位置處形成發(fā)光點(diǎn)103，現(xiàn)有方法中EMMI分析時(shí)的發(fā)光點(diǎn)103的直徑都大于3微米。
[0006]第二步、FIB (Focused 1n Beam，聚焦離子束電鏡)定點(diǎn)制備IOOnm左右厚度TEM樣品。
[0007]FIB:用聚焦后的鎵正離子束作為入射粒子(或叫一次離子)撞擊樣品表面，通過(guò)收集二次電子成像，又由于鎵離子的原子量大，加速后動(dòng)能大，所以有很好的濺射刻蝕功能，常見(jiàn)用途有斷面精細(xì)切割、成像(包括電壓襯度像)、透射電鏡制樣、線路修復(fù)等，透射電鏡制樣功能應(yīng)用濺射刻蝕效果，在樣品上制備出一個(gè)厚度為100納米左右的薄片供分析。
[0008]第三步、對(duì)TEM 樣品進(jìn)行 TEM (Transmission Electron Microscope,透射電子顯微鏡)結(jié)構(gòu)觀察。
[0009]TEM:當(dāng)樣品足夠薄時(shí)，高能入射電子將穿透樣品，這些透射電子的將攜帶非常充分的試樣信息，將透射電子成像就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的觀察研究。成像的過(guò)程則是加熱到高溫的燈絲發(fā)射電子，電子在高電壓作用下以極快的速度射出，聚光鏡將電子聚成很細(xì)的電子束，射在試樣上；電子束透過(guò)試樣后進(jìn)入物鏡，由物鏡、中間鏡成像在投影鏡的物平面上，這是中間像；然后再由投影鏡將中間像放大，投影到熒光屏上，形成最終像。
[0010]現(xiàn)有方法存在如下問(wèn)題:
[0011]1、在第一步的EMMI分析中漏電點(diǎn)即發(fā)光點(diǎn)103過(guò)大，即發(fā)光點(diǎn)103的直徑尺寸往往要大于實(shí)際的位錯(cuò)缺陷的尺寸，并不能快速并完全準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)缺陷的定位，從而會(huì)影響整體分析的速度和精度。
[0012]2、第二步中形成的TEM樣品的厚度為IOOnm左右，該厚度往往不能完全包括整個(gè)位錯(cuò)缺陷甚至不包括位錯(cuò)缺陷，從而使得后續(xù)TEM觀察是的局限性大，以致漏過(guò)或無(wú)法全面了解缺陷信息。如圖2所示，是現(xiàn)有方法中TEM觀察后錯(cuò)過(guò)位錯(cuò)缺陷的TEM照片；在圖2中未觀察到位錯(cuò)缺陷。如圖3所示，是現(xiàn)有方法中TEM觀察后獲得部分位錯(cuò)缺陷的TEM照片；在虛線框104中觀察到一個(gè)很短小的位錯(cuò)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法，針對(duì)位錯(cuò)引起的漏電失效，能實(shí)現(xiàn)更快速準(zhǔn)確的定位與分析確認(rèn)。
[0014]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0015]步驟一、采用EMMI分析方法在溝槽MOS器件芯片中獲取缺陷位置，所述缺陷位置對(duì)應(yīng)于發(fā)光點(diǎn)，控制EMMI分析條件使所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑小于等于1.5微米。
[0016]步驟二、采用FIB方法在所述缺陷位置處制備TEM樣品，所述TEM樣品的中心和所述缺陷位置的中心重合且所述TEM樣品的厚度大于等于所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑，所述TEM樣品的截面和所述溝槽MOS器件的溝槽的晶面方向垂直，且所述TEM樣品的截面的晶面指數(shù)屬于晶面族{100}。
[0017]步驟三、對(duì)所述TEM樣品進(jìn)行TEM分析。
[0018]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟一中所述EMMI分析條件包括正面觀察、電壓、電流及采光時(shí)間，通過(guò)降低電壓、電流以及縮短所述采光時(shí)間使所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑減小并直至所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑小于等于1.5微米。
[0019]進(jìn)一步的改進(jìn)是，控制所述EMMI分析條件中的降低電流必須同時(shí)保證電流處于漏電曲線的中間無(wú)拐點(diǎn)的連續(xù)變化區(qū)域內(nèi)。
[0020]進(jìn)一步的改進(jìn)是，控制所述EMMI分析條件中的縮短所述采光時(shí)間后使所述采光時(shí)間最少至I秒。
[0021]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中所述TEM樣品的厚度為0.5微米至1.5微米。
[0022]本發(fā)明通過(guò)在EMMI分析中使發(fā)光點(diǎn)的直徑設(shè)置為小于等于1.5微米，能使反光點(diǎn)的直徑和位錯(cuò)缺陷的尺寸匹配良好，從而能實(shí)現(xiàn)對(duì)位錯(cuò)缺陷的更精確和更快速的定位；本發(fā)明在用FIB方法制備TEM樣品過(guò)程中，使TEM樣品的中心和缺陷位置的中心重合且使TEM樣品的厚度大于等于發(fā)光點(diǎn)的直徑，能夠在后續(xù)TEM觀察中實(shí)現(xiàn)對(duì)位錯(cuò)缺陷的全面分析。所以本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)更精確、快速、全面的位錯(cuò)缺陷的分析，大大有利于產(chǎn)品的失效分析，幫助加快工藝改善、產(chǎn)品應(yīng)用優(yōu)化進(jìn)程，對(duì)提升產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性意義重大。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0024]圖1是現(xiàn)有方法在失效特征點(diǎn)EMMI定位示意圖；
[0025]圖2是現(xiàn)有方法中TEM觀察后錯(cuò)過(guò)位錯(cuò)缺陷的TEM照片；
[0026]圖3是現(xiàn)有方法中TEM觀察后獲得部分位錯(cuò)缺陷的TEM照片；
[0027]圖4是本發(fā)明實(shí)施例方法流程圖；
[0028]圖5是本發(fā)明實(shí)施例方法中失效特征點(diǎn)EMMI定位不意圖；
[0029]圖6是本發(fā)明實(shí)施例方法中缺陷位置處的漏電曲線；[0030]圖7是本發(fā)明實(shí)施例方法中采用FIB方法制備TEM樣品照片；
[0031]圖8是本發(fā)明實(shí)施例方法TEM觀察后獲得的位錯(cuò)缺陷的TEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0032]如圖4所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法流程圖；本發(fā)明實(shí)施例溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法包括如下步驟:
[0033]步驟一、采用EMMI分析方法在溝槽MOS器件芯片中獲取缺陷位置。
[0034]如圖5所示,是本發(fā)明實(shí)施例方法中失效特征點(diǎn)EMMI定位示意圖；在半導(dǎo)體襯底如硅襯底I中形成有溝槽2，在EMMI分析時(shí)在所述缺陷位置處會(huì)形成一個(gè)發(fā)光點(diǎn)3，用所述發(fā)光點(diǎn)3來(lái)將所述缺陷位置顯現(xiàn)出來(lái)，即所述缺陷位置對(duì)應(yīng)于所述發(fā)光點(diǎn)3。
[0035]控制EMMI分析條件使所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)3的直徑小于等于1.5微米。所述EMMI分析條件包括正面觀察、電壓、電流及采光時(shí)間，通過(guò)降低電壓、電流以及縮短所述采光時(shí)間使所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)3的直徑減小并直至所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)3的直徑小于等于1.5微米。
[0036]如圖6所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法中缺陷位置處的漏電曲線；控制所述EMMI分析條件中的降低電流必須同時(shí)保證電流處于漏電曲線的中間無(wú)拐點(diǎn)的連續(xù)變化區(qū)域內(nèi)。
[0037]控制所述EMMI分析條件中的縮短所述采光時(shí)間后使所述采光時(shí)間最少至I秒。
[0038]當(dāng)所述發(fā)光點(diǎn)3的直徑小于等于1.5微米時(shí)，能實(shí)現(xiàn)缺陷尺寸和所述發(fā)光點(diǎn)3的尺寸良好的對(duì)應(yīng)，從而能實(shí)現(xiàn)缺陷位置的快速準(zhǔn)確定位。
[0039]步驟二、采用FIB方法在所述缺陷位置處制備TEM樣品，所述TEM樣品的中心和所述缺陷位置的中心重合且所述TEM樣品的厚度大于等于所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑，所述TEM樣品的截面和所述溝槽MOS器件的溝槽的晶面方向垂直，且所述TEM樣品的截面的晶面指數(shù)屬于晶面族{100}。
[0040]所述TEM樣品的厚度為0.5微米至1.5微米。如圖7所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法中采用FIB方法制備TEM樣品照片；圖7中顯示了兩個(gè)TEM樣品，TEM樣品4的厚度為1.5微米，TEM樣品5的厚度為0.5微米。
[0041]步驟三、對(duì)所述TEM樣品進(jìn)行TEM分析。如圖8所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法TEM觀察后獲得的位錯(cuò)缺陷的TEM照片。在TEM照片中可以清晰的看到位于虛線框6中的一條位錯(cuò)缺陷。所以本發(fā)明實(shí)施例能實(shí)現(xiàn)更精確、快速、全面的位錯(cuò)缺陷的分析，大大有利于產(chǎn)品的失效分析，幫助加快工藝改善、產(chǎn)品應(yīng)用優(yōu)化進(jìn)程，對(duì)提升產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性意義重大。
[0042]以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、采用EMMI分析方法在溝槽MOS器件芯片中獲取缺陷位置，所述缺陷位置對(duì)應(yīng)于發(fā)光點(diǎn)，控制EMMI分析條件使所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑小于等于1.5微米； 步驟二、采用FIB方法在所述缺陷位置處制備TEM樣品，所述TEM樣品的中心和所述缺陷位置的中心重合且所述TEM樣品的厚度大于等于所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑，所述TEM樣品的截面和所述溝槽MOS器件的溝槽的晶面方向垂直，且所述TEM樣品的截面的晶面指數(shù)屬于晶面族{100}； 步驟三、對(duì)所述TEM樣品進(jìn)行TEM分析。
2.如權(quán)利要求1所述的溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法，其特征在于:步驟一中所述EMMI分析條件包括正面觀察、電壓、電流及采光時(shí)間，通過(guò)降低電壓、電流以及縮短所述采光時(shí)間使所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑減小并直至所述缺陷位置處的發(fā)光點(diǎn)的直徑小于等于1.5微米。
3.如權(quán)利要求2所述的溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法，其特征在于:控制所述EMMI分析條件中的降低電流必須同時(shí)保證電流處于漏電曲線的中間無(wú)拐點(diǎn)的連續(xù)變化區(qū)域內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法，其特征在于:控制所述EMMI分析條件中的縮短所述采光時(shí)間后使所述采光時(shí)間最少至I秒。
5.如權(quán)利要求1所述的溝槽MOS器件中位錯(cuò)型漏電分析方法，其特征在于:步驟二中所述TEM樣品的厚度為0.5微米至1.5微米。
【文檔編號(hào)】G01R31/26GK103913687SQ201310003710
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月6日
【發(fā)明者】賴(lài)華平, 張君, 徐云 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司