專利名稱：失效檢測方法以及失效檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種定位半導(dǎo)體器件中的金屬互連線之間 的橋接缺陷的失效檢測方法以及失效檢測裝置。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的集成度進一步提高，進入45納米工藝后，金屬互連線引發(fā)的失效 問題尤為突出，即使是很細小的缺陷都將導(dǎo)致半導(dǎo)體器件完全報廢，因此，對半導(dǎo)體器件內(nèi) 部的金屬互連線進行失效檢測，準確定位缺陷位置，是半導(dǎo)體器件失效分析的重要部分。金屬互連線的缺陷一般由金屬互連線斷裂、金屬原子的電遷移、金屬互連線的氧 化、金屬互連線之間的橋接等原因引起。橋接是金屬互連線之間由雜質(zhì)顆粒形成的多余導(dǎo) 電通路，會導(dǎo)致相鄰金屬互連線之間短路。在半導(dǎo)體領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)有的一種對芯片進行失效分析的技術(shù)為激光束誘發(fā)阻抗變化 異常檢測(optical beam induced resistance change, OBIRCH)，利用激光掃描技術(shù)進行 失效定位分析。主要原理如圖1所示，在待測器件1的輸入端2以及輸出端3之間外加電 壓，對待測器件1進行直流測試，同時利用激光掃描器件內(nèi)部的連接節(jié)點4，所述連接節(jié)點 4為半導(dǎo)體器件中各功能區(qū)域或者元器件之間的連接位置，通過激光的熱效應(yīng)產(chǎn)生溫度變 化，借此產(chǎn)生連接節(jié)點4處的阻值變化，從而引起輸出端3的輸出電流變化，并記錄所述輸 出電流的變化趨勢。經(jīng)過與良品進行上述測試時的輸出電流變化進行比對，查找導(dǎo)致失效 的缺陷所在位置。利用OBIRCH技術(shù)，可以定位金屬互連線中的空洞、通孔下的空洞、通孔底部的高 阻區(qū)、橋接等缺陷。在對尺寸狹窄的金屬互連線進行缺陷檢測時，由于激光光斑尺寸的限 制，OBIRCH技術(shù)的缺陷定位的靈敏度和精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種失效檢測方法以及失效檢測裝置，能檢測并定位半 導(dǎo)體器件中的金屬互連線之間的橋接缺陷，并提升缺陷定位的靈敏度和精度。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種失效檢測方法，用于檢測兩個待測導(dǎo)電體之 間的橋接缺陷，其特征在于，包括以下步驟在兩個待測導(dǎo)電體上各設(shè)置一個輸出端，且所 述兩個輸出端電勢位相等；向任一所述待測導(dǎo)電體上沿預(yù)定路徑排列的檢測點依次輸入恒 定的檢測電流；檢測所述兩個輸出端的輸出電流，基于各檢測點的位置信息以及所述兩個 輸出端的輸出電流信息，建立輸出端的輸出結(jié)果與檢測點位置之間的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述 對應(yīng)關(guān)系判定檢測點是否存在缺陷。使用帶電粒子束照射檢測點作為檢測電流源，所述帶電粒子束為電子束或者離子
束ο判定檢測點是否存在缺陷標準為在所述對應(yīng)關(guān)系中，若某一檢測點對應(yīng)的任一 輸出端的輸出結(jié)果相對于相鄰檢測點存在變化，則該檢測點或其鄰界范圍存在缺陷。
4
所述輸出結(jié)果為任一輸出端的輸出電流或者輸出電流變化率對應(yīng)檢測點位置的 變化關(guān)系。所述輸出結(jié)果為兩端的輸出電流的差值或者差值變化率對應(yīng)檢測點位置的變化 關(guān)系。所述兩個待測導(dǎo)電體為半導(dǎo)體器件中的金屬互連線。本發(fā)明還提供一種失效檢測裝置，用于檢測兩個待測導(dǎo)電體之間的橋接缺陷，所 述兩個待測導(dǎo)電體上各設(shè)置一個輸出端，且所述兩個輸出端電勢位相等，其特征在于，包 括檢測電流輸入模塊，用于向任一所述待測導(dǎo)電體上沿預(yù)定路徑排列的檢測點依次輸入 檢測電流；輸出電流檢測模塊，用于檢測所述兩個輸出端的輸出電流；分析模塊，基于各檢 測點的位置信息以及所述兩個輸出端的輸出電流信息，建立輸出端的輸出結(jié)果與檢測點位 置的對應(yīng)關(guān)系，對所述兩個待測導(dǎo)電體進行失效檢測。所述檢測電流輸入模塊包括帶電粒子束發(fā)生器，用于產(chǎn)生帶電粒子束照射任一待 測導(dǎo)電體，所述帶電粒子束為電子束或者離子束。所述檢測電流輸入模塊還包括移動子模塊，用于改變帶電粒子束發(fā)生器在待測導(dǎo) 電體上的照射位置。所述輸出電流檢測模塊包括電流計，所述電流計連接待測導(dǎo)電體的輸出端。所述分析模塊的失效檢測標準為在所述對應(yīng)關(guān)系中，若某一檢測點對應(yīng)的任一 輸出端的輸出結(jié)果相對于相鄰檢測點存在變化，則該檢測點或其鄰界范圍存在缺陷。所述輸出結(jié)果為任一輸出端的輸出電流或者輸出電流變化率對應(yīng)檢測點位置的 變化關(guān)系。所述輸出結(jié)果為兩端的輸出電流的差值或者差值變化率對應(yīng)檢測點位置的變化 關(guān)系。所述兩個待測導(dǎo)電體為半導(dǎo)體器件中的金屬互連線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的失效檢測方法和失效檢測裝置，將檢測點作為 檢測電流輸入端，分析兩個輸出端的輸出電流，通過分析結(jié)果與檢測點位置之間的對應(yīng)關(guān) 系對橋接缺陷進行精確定位。進一步地，本發(fā)明所提供的失效檢測方法和失效檢測裝置使用帶電粒子束作為檢 測電流源，有效解決了檢測點的尺寸限制問題，提升了缺陷定位的靈敏度和精度。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其他目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。附圖中與現(xiàn)有技術(shù)相同的部件使用了相同的附圖標記。附圖 并未按比例繪制，重點在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中為清楚起見，放大了相關(guān)結(jié)構(gòu)的尺 寸。圖1為現(xiàn)有的OBIRCH技術(shù)進行失效分析的原理示意圖；圖2為本發(fā)明所述的一個實施例的失效檢測方法的流程示意圖；圖3為圖2的實施例的失效檢測方法的原理示意圖；圖4為圖2的實施例的失效檢測方法的等效電路圖；圖5為本發(fā)明所述的失效檢測方法第一實施例的原理示意5
圖6為本發(fā)明所述的失效檢測方法第一實施例的等效電路圖；圖7為本發(fā)明所述的失效檢測方法第二實施例的原理示意圖；圖8為本發(fā)明所述的失效檢測方法第二實施例的等效電路圖；圖9為本發(fā)明所述的第一、第二實施例的輸出端電流對應(yīng)檢測點位置的曲線圖；圖10為本發(fā)明所述的第一、第二實施例的輸出端電流變化率對應(yīng)檢測點位置的 曲線圖；圖11為本發(fā)明所述的失效檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供定位兩個待測導(dǎo)電體之間的橋接缺陷的方法和裝置。在兩個待測導(dǎo)電 體上各設(shè)置一個輸出端，使兩個輸出端等電勢。向任一待測導(dǎo)電體輸入恒定的檢測電流，如 果在另一待測導(dǎo)電體上檢測到電流，說明兩個待測導(dǎo)電體之間存在橋接缺陷。在任一待測 導(dǎo)電體上，依次向沿預(yù)定路徑排列的檢測點輸入恒定的檢測電流，當檢測到任一待測導(dǎo)電 體上電流、電流變化率的發(fā)生改變時，則可判定該檢測點或其鄰界范圍存在橋接缺陷?；谏鲜鲈?，本發(fā)明提供了以下失效檢測方法。如圖2所示，本發(fā)明所述的失效檢測方法，具體步驟包括S20、在兩個待測導(dǎo)電體上各設(shè)置一個輸出端，且所述兩個輸出端電勢位相等；作為優(yōu)選方案，兩個輸出端皆位于所述兩個待測導(dǎo)電體的末端，且位于所述兩個 待測導(dǎo)電體的同一側(cè)。S21、向所述任一待測導(dǎo)電體上沿預(yù)定路徑排列的檢測點依次輸入恒定的檢測電 流；作為優(yōu)選方案，使用能量恒定的帶電粒子束照射檢測點作為檢測電流源，所述帶 電粒子束可以為電子束或離子束。S22、檢測兩個輸出端的輸出電流，基于各檢測點的位置信息以及兩個輸出端的輸 出電流信息，建立輸出端的輸出結(jié)果與檢測點位置之間的對應(yīng)關(guān)系；所述對應(yīng)關(guān)系，可以是任一待測導(dǎo)電體的單個輸出端的輸出電流大小、或者輸出 電流變化率等關(guān)于檢測點位置的變化曲線，也可以是兩個待測導(dǎo)電體輸出端之間的輸出電 流的差值、該差值變化率等關(guān)于檢測點位置的變化曲線；上述對應(yīng)關(guān)系可根據(jù)變化關(guān)系信 息是否易于表示、數(shù)據(jù)采集是否便捷等具體情況進行選擇。S23、根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系判定檢測點是否存在缺陷。以下為判定依據(jù)在任一待測導(dǎo)電體上沿預(yù)定路徑移動檢測點的位置，并保持輸入的檢測電流恒 定，如果兩個待測導(dǎo)電體上不存在橋接缺陷，另一待測導(dǎo)電體上無電流；如果兩個待測導(dǎo)電 體上存在橋接缺陷，單個輸出端的輸出電流、輸出電流變化率由恒定值發(fā)生變化，或者兩個 輸出端之間的輸出電流的差值、輸出電流的差值變化率由恒定值發(fā)生變化，則判定當前檢 測點或者其鄰界范圍內(nèi)存在橋接缺陷。以下結(jié)合原理示意圖和等效電路圖對本發(fā)明的失效檢測方法作進一步詳細說明。圖3為本發(fā)明的失效檢測方法的原理示意圖。如圖3所示，第一待測導(dǎo)電體Ml、第 二待測導(dǎo)電體M2為介質(zhì)均勻的金屬板或金屬互連線。所述第一待測導(dǎo)電體Ml的一輸出端
6Ml 1連接第一電流計Al，第一電流計Al所測得的電流為I1 ；所述第二待測導(dǎo)電體M2的一輸 出端M21連接第二電流計A2，第二電流計A2所測得的電流為12。兩輸出端Mil、M21通過 第一電流計Al、第二電流計A2與外加電壓Vtl連接。Vtl可以為外加電壓源，也可以為接地。在橋接缺陷檢測時，使用恒定能量的帶電粒子束31照射第一待測導(dǎo)電體M1，并沿 預(yù)先設(shè)定的移動路徑32，掃描第一待測導(dǎo)電體M1，通過第一電流計Al和第二電流計A2同 時記錄兩輸出端M11、M21的輸出電流變化以及相應(yīng)的帶電粒子束照射位置X。所述帶電粒 子束31相當于電流值為I的恒定電流源；第一電流計Al和第二電流計A2所記錄的輸出電 流分別為I1和I2 ；第一待測導(dǎo)電體Ml的支路和第二待測導(dǎo)電體M2的支路的電阻分別為R1 和R2。圖4為圖3的失效檢測方法的等效電路圖。如圖4所示，第一待測導(dǎo)電體Ml等效 為電阻R1，輸出電流為I1 ；第二待測導(dǎo)電體M2等效為電阻R2,輸出電流為12。請參閱圖3和 圖4，帶電粒子束31提供恒定電流I，當I1 = I且I2 = 0時，第一待測導(dǎo)電體Ml和第二待 測導(dǎo)電體M2之間無橋接缺陷；當I1 < I且I2興0時，第一待測導(dǎo)電體Ml和第二待測導(dǎo)電 體M2之間存在橋接缺陷。橋接缺陷也有一定的電阻r (未圖示)，在本發(fā)明中，將其計入電 阻R2。另外，第一待測導(dǎo)電體Ml的支路的寄生電阻為rj未圖示)，包括第一電流計Al的 內(nèi)阻等，將其計入電阻R1 ；第二待測導(dǎo)電體M2的支路的寄生電阻為r2(未圖示)，包括第二 電流計A2的內(nèi)阻等，將其計入電阻R2。由上可知，電阻R1包括第一待測導(dǎo)電體Ml的電阻、 第一待測導(dǎo)電體Ml的支路的寄生電阻為；電阻R2包括第二待測導(dǎo)電體Μ2的電阻、第二 待測導(dǎo)電體Μ2的支路的寄生電阻為r2、橋接缺陷的電阻r。以下結(jié)合具體實施例，對定位兩個待測導(dǎo)電體之間的橋接缺陷的失效檢測方法進 行詳細描述。圖5為本發(fā)明所述的失效檢測方法第一具體實施例的原理示意圖。請參閱圖3和 圖5，其中，兩個待測導(dǎo)電體Ml，M2為半導(dǎo)體器件中的兩段相鄰的介質(zhì)均勻的金屬互連線。 第一金屬互連線Ml的長度為L1，橫截面積為S1,金屬電阻率為P115第二金屬互連線M2的 長度為L2，橫截面積為S2,金屬電阻率為P2。所述第一金屬互連線Ml的一輸出端、第二金 屬互連線M2的一輸出端通過第一電流計Al、第二電流計A2接地。在本具體實施例中，將第一金屬互連線Ml的遠離第一電流計Al的輸出端設(shè)為原 點，帶電粒子束31的照射位置也即檢測點位置為X。假設(shè)第一金屬互連線Ml和第二金屬互 連線M2之間存在橋接缺陷51，橋接缺陷51的位置為P，且所述位置P位于帶電粒子束31 的檢測點位置X之后，也即橋接缺陷51的位置P處于帶電粒子束31的移動路徑32上，所 述帶電粒子束31按既定路徑還未掃描至此缺陷位置P。所述帶電粒子束31相當于電流值 為I的恒定電流源；兩輸出端的第一電流計Al和第二電流計A2所記錄的輸出電流分別為 I1和12。檢測點位置X與橋接缺陷51位置P之間的第一金屬互連線Ml的電阻為R3，橋接 缺陷51位置P與連接第一電流計Al的輸出端之間的第一金屬互連線Ml的等效電阻為R1, 橋接缺陷51位置P與連接第二電流計A2的輸出端之間的第二金屬互連線M2的等效電阻 為R2O圖6為本發(fā)明所述的失效檢測方法第一具體實施例的等效電路圖。由圖6可知， 第一金屬互連線Ml的部分等效電阻R1與第二金屬互連線M2的部分等效電阻R2并聯(lián)，再與 第一金屬互連線Ml的另外部分等效電阻R3串聯(lián)。檢測點作為輸入端輸入電流I，兩并聯(lián)分
7支的輸出電流分別為I1和I2，則存在以下關(guān)系式第一金屬互連線Ml單位長度的電阻為P n = P /S1 ；第二金屬互連線Μ2單位長度的電阻為P i2 = P 2/S2 ；
權(quán)利要求
1.一種失效檢測方法，用于檢測兩個待測導(dǎo)電體之間的橋接缺陷，其特征在于，包括以 下步驟在兩個待測導(dǎo)電體上各設(shè)置一個輸出端，且所述兩個輸出端電勢位相等；向任一所述待測導(dǎo)電體上沿預(yù)定路徑排列的檢測點依次輸入恒定的檢測電流；檢測所述兩個輸出端的輸出電流，基于各檢測點的位置信息以及所述兩個輸出端的輸 出電流信息，建立輸出端的輸出結(jié)果與檢測點位置之間的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系判定檢測點是否存在缺陷。
2.如權(quán)利要求1所述的失效檢測方法，其特征在于，使用帶電粒子束照射檢測點作為 檢測電流源，所述帶電粒子束為電子束或者離子束。
3.如權(quán)利要求1所述的失效檢測方法，其特征在于，判定檢測點是否存在缺陷標準為 在所述對應(yīng)關(guān)系中，若某一檢測點對應(yīng)的任一輸出端的輸出結(jié)果相對于相鄰檢測點存在變 化，則該檢測點或其鄰界范圍存在缺陷。
4.如權(quán)利要求3所述的失效檢測方法，其特征在于，所述輸出結(jié)果為任一輸出端的輸 出電流或者輸出電流變化率對應(yīng)檢測點位置的變化關(guān)系。
5.如權(quán)利要求3所述的失效檢測方法，其特征在于，所述輸出結(jié)果為兩端的輸出電流 的差值或者差值變化率對應(yīng)檢測點位置的變化關(guān)系。
6.如權(quán)利要求1所述的失效檢測方法，其特征在于，所述兩個待測導(dǎo)電體為半導(dǎo)體器 件中的金屬互連線。
7.一種失效檢測裝置，用于檢測兩個待測導(dǎo)電體之間的橋接缺陷，所述兩個待測導(dǎo)電 體上各設(shè)置一個輸出端，且所述兩個輸出端電勢位相等，其特征在于，包括檢測電流輸入模塊，用于向任一所述待測導(dǎo)電體上沿預(yù)定路徑排列的檢測點依次輸入 檢測電流；輸出電流檢測模塊，用于檢測所述兩個輸出端的輸出電流；分析模塊，基于各檢測點的位置信息以及所述兩個輸出端的輸出電流信息，建立輸出 端的輸出結(jié)果與檢測點位置的對應(yīng)關(guān)系，對所述兩個待測導(dǎo)電體進行失效檢測。
8.如權(quán)利要求7所述的失效檢測裝置，其特征在于，所述檢測電流輸入模塊包括帶電 粒子束發(fā)生器，用于產(chǎn)生帶電粒子束照射任一待測導(dǎo)電體，所述帶電粒子束為電子束或者 離子束。
9.如權(quán)利要求8所述的失效檢測裝置，其特征在于，所述檢測電流輸入模塊還包括移 動子模塊，用于改變帶電粒子束發(fā)生器在待測導(dǎo)電體上的照射位置。
10.如權(quán)利要求7所述的失效檢測裝置，其特征在于，所述輸出電流檢測模塊包括電流 計，所述電流計連接待測導(dǎo)電體的輸出端。
11.如權(quán)利要求7所述的失效檢測裝置，其特征在于，所述分析模塊的失效檢測標準 為在所述對應(yīng)關(guān)系中，若某一檢測點對應(yīng)的任一輸出端的輸出結(jié)果相對于相鄰檢測點存 在變化，則該檢測點或其鄰界范圍存在缺陷。
12.如權(quán)利要求11所述的失效檢測裝置，其特征在于，所述輸出結(jié)果為任一輸出端的 輸出電流或者輸出電流變化率對應(yīng)檢測點位置的變化關(guān)系。
13.如權(quán)利要求11所述的失效檢測裝置，其特征在于，所述輸出結(jié)果為兩端的輸出電 流的差值或者差值變化率對應(yīng)檢測點位置的變化關(guān)系。
14.如權(quán)利要求7所述的失效檢測裝置，其特征在于，所述兩個待測導(dǎo)電體為半導(dǎo)體器 件中的金屬互連線。
全文摘要
一種失效檢測方法以及失效檢測裝置，用于檢測兩個待測導(dǎo)電體之間的橋接缺陷，所述方法包括在兩個待測導(dǎo)電體上各設(shè)置一個輸出端，且所述兩個輸出端電勢位相等；向任一所述待測導(dǎo)電體上沿預(yù)定路徑排列的檢測點依次輸入恒定的檢測電流；檢測兩個輸出端的輸出電流，基于各檢測點的位置信息以及兩個輸出端的輸出電流信息，建立輸出端的輸出電流與檢測點位置之間的對應(yīng)關(guān)系；據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系判定檢測點是否存在缺陷。本發(fā)明能有效檢測并定位半導(dǎo)體器件中的金屬互連線之間的橋接缺陷，并提升缺陷定位的靈敏度和精度。
文檔編號H01L21/66GK102005400SQ20091019479
公開日2011年4月6日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者郭強, 龔斌 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司