本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種確定半導(dǎo)體器件失效位置的方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路性能的提高主要是通過(guò)不斷縮小集成電路器件的尺寸以提高它的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨著器件尺寸的不斷縮小，給制造和設(shè)計(jì)等諸多方面帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，器件的穩(wěn)定性以及良率成為衡量半導(dǎo)體器件性能的一個(gè)重要因素。

在對(duì)器件的失效分析中，如果客戶提供了失效分析地址或者通過(guò)可以EFA方法分析確定失效位置，可進(jìn)行聚焦離子束(Focused Ion beam，F(xiàn)IB)切片進(jìn)行分析，如果FIB切片未發(fā)現(xiàn)異常，需要進(jìn)行透射電子顯微鏡(Transmission electron microscope，TEM)分析，在TEM樣品制備完成后進(jìn)行TEM分析時(shí)如何快速精準(zhǔn)的找到失效位置至關(guān)重要。目前一般的方法是通過(guò)識(shí)別與目標(biāo)位置相鄰的上下層次的圖形差別進(jìn)行定位，這種方法不僅耗時(shí)效率低，而且如果對(duì)上下層次不熟悉可能會(huì)導(dǎo)致TEM樣品分析過(guò)程中錯(cuò)誤定位目標(biāo)地址；或者記錄目標(biāo)在整個(gè)樣品中的位置，比如左邊數(shù)第5個(gè)孔，這種方法效率也低也會(huì)導(dǎo)致弄錯(cuò)目標(biāo)位置。

現(xiàn)有技術(shù)中根據(jù)目標(biāo)與相鄰位置圖形差異來(lái)定位目標(biāo)位置，例如記錄周圍金屬線的排列次序，并確定與目標(biāo)地址相鄰的兩金屬線的排列次序，將目標(biāo)地址區(qū)域從待檢樣品上減薄并進(jìn)行剝離，獲得TEM樣品，在觀察所述TEM樣品步驟中，通過(guò)目標(biāo)地址相鄰的兩金屬線的排列次序確定目標(biāo)地址。

現(xiàn)有的方法效率低，容易找錯(cuò)目標(biāo)；如果目標(biāo)周圍圖形沒有差異也不能使用，比如在密集孔區(qū)域，因此需要對(duì)目前實(shí)現(xiàn)位置的確定方法進(jìn)行改進(jìn)，以消除上述各種問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種確定半導(dǎo)體器件失效位置的方法，包括：

步驟S1：對(duì)所述半導(dǎo)體器件進(jìn)行失效位置分析，以找到目標(biāo)位置；

步驟S2：在所述目標(biāo)位置所在的平面上、在所述目標(biāo)位置的周圍制作若干第一標(biāo)識(shí)，以標(biāo)記所述目標(biāo)位置；

步驟S3：以所述第一標(biāo)識(shí)為標(biāo)記對(duì)所述目標(biāo)位置進(jìn)行定位，并在所述半導(dǎo)體器件中制備包含所述目標(biāo)位置的切片樣品，露出所述切片樣品的底部，并且在露出的所述底部上制作第二標(biāo)識(shí)，以在失效分析中定位所述目標(biāo)位置；

步驟S4：將包含所述目標(biāo)位置和所述第二標(biāo)識(shí)的切片樣品從所述半導(dǎo)體器件中分離，以得到獨(dú)立的切片樣品；

步驟S5：根據(jù)所述第二標(biāo)識(shí)的位置確定所述目標(biāo)位置，并對(duì)所述目標(biāo)位置進(jìn)行TEM分析。

可選地，在所述步驟S3中，所述第二標(biāo)識(shí)位于所述目標(biāo)位置的正下方。

可選地，在進(jìn)行TEM分析時(shí)，先找到所述切片樣品底部的所述第二標(biāo)識(shí)，然后再向上移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)所述切片樣品的正上部，以定位所述目標(biāo)位置。

可選地，在所述步驟S1中通過(guò)剝層后，選用數(shù)地址或定量點(diǎn)的方式確定所述目標(biāo)位置。

可選地，在所述步驟S1中還進(jìn)一步包括在確定所述目標(biāo)位置之后進(jìn)行聚焦離子束分析的步驟。

可選地，在所述步驟S2中，所述第一標(biāo)識(shí)至少包括三個(gè)，即分別位于所述目標(biāo)位置的左側(cè)、右側(cè)和在所述目標(biāo)位置的上側(cè)或/和下側(cè)的第一標(biāo)識(shí)。

可選地，在所述步驟S2中，所述第一標(biāo)識(shí)與所述目標(biāo)位置的距離為5-10um。

可選地，在所述步驟S2中，所述第一標(biāo)識(shí)為長(zhǎng)度3-5um，深度為0.5-1.5um的凹槽。

可選地，在所述步驟S3中，所述第二標(biāo)識(shí)選用長(zhǎng)度1-2um的凹槽。

可選地，所述第一標(biāo)識(shí)和/或所述第二標(biāo)識(shí)采用100pA的離子束制備。

本發(fā)明可以快速精準(zhǔn)的定位TEM目標(biāo)，TEM分析時(shí)，不需要記錄圖形位置，省時(shí)，高效。本發(fā)明的方法效率高，不會(huì)找錯(cuò)目標(biāo)，而且還適用于目標(biāo)周圍圖形沒有差異的情況，比如在密集孔區(qū)域。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，

圖1a-1d為本發(fā)明中所述確定半導(dǎo)體器件失效位置方法的過(guò)程示意圖；

圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施例中確定半導(dǎo)體器件失效位置方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由稀⑴c之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖诰娱g的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀薄Ｒ虼耍纠孕g(shù)語(yǔ)“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語(yǔ)相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語(yǔ)的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語(yǔ)“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說(shuō)明書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種確定半導(dǎo)體器件失效位置的方法，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述方法作進(jìn)一步的說(shuō)明，其中，圖1a-1d為本發(fā)明中確定半導(dǎo)體器件失效位置方法的過(guò)程示意圖。

本發(fā)明確定半導(dǎo)體器件失效位置的方法，包括：

步驟S1：對(duì)所述半導(dǎo)體器件進(jìn)行失效位置分析，以找到目標(biāo)位置；

步驟S2：在所述目標(biāo)位置所在的平面上、在所述目標(biāo)位置的周圍制作若干第一標(biāo)識(shí)，以標(biāo)記所述目標(biāo)位置；

步驟S3：以所述第一標(biāo)識(shí)為標(biāo)記對(duì)所述目標(biāo)位置進(jìn)行定位，并在所述半導(dǎo)體器件中制備包含所述目標(biāo)位置的切片樣品，露出所述切片樣品的底部，并且在露出的所述底部上制作第二標(biāo)識(shí)，以在失效分析中定位所述目標(biāo)位置；

步驟S4：將包含所述目標(biāo)位置和所述第二標(biāo)識(shí)的切片樣品從所述半導(dǎo)體器件中分離，以得到獨(dú)立的切片樣品；

步驟S5：根據(jù)所述第二標(biāo)識(shí)的位置確定所述目標(biāo)位置，并對(duì)所述目標(biāo)位置進(jìn)行TEM分析。

在所述步驟S1中，在失效分析中如果客戶提供了失效分析地址或者通過(guò)EFA方法分析確定失效位置，通過(guò)FIB切片未發(fā)現(xiàn)異常，則需要進(jìn)行TEM分析。

其中，在所述步驟S1中通過(guò)剝層，選用數(shù)地址或定量點(diǎn)的方式確定所述目標(biāo)位置，如圖1a所示，該圖為俯視圖，在所述器件的表面101上確定目標(biāo)位置102。

在所述步驟S2中，為了制備TEM樣品切片，需要準(zhǔn)確的固定所述目標(biāo)位置。在本發(fā)明中不再選用目標(biāo)位置周圍的圖案作為參照，而是人為的制作若干第一標(biāo)識(shí)103，用于作為定位所述目標(biāo)位置的參照物。

其中，所述第一標(biāo)識(shí)103的數(shù)目為若干個(gè)，并不局限于某一數(shù)值范圍，其位置必須分布在所述目標(biāo)位置的周圍，以更加容易找到所述目標(biāo)位置。例如在一實(shí)施例中所述第一標(biāo)識(shí)至少包括三個(gè)，分別位于所述目標(biāo)位置的左側(cè)、右側(cè)以及上側(cè)或者下側(cè)，如圖1b所示。

需要說(shuō)明的是，所述第一標(biāo)識(shí)的位置僅僅是示例性的，例如可以包含若干第一標(biāo)識(shí)，以形成圓形、正方形、規(guī)則的多邊形等，并將所述目標(biāo)位置固定在圓形、正方形、規(guī)則的多邊形的中心位置，以便于確定，為了更加簡(jiǎn)便，可以選用如圖1b所述的設(shè)置方法，在此不再一一列舉。

其中，在所述步驟S2中，所述第一標(biāo)識(shí)與所述目標(biāo)位置的距離為5-10um，所述第一標(biāo)識(shí)選用長(zhǎng)度3-5um，深度為0.5-1.5um的凹槽，例如深度為1um的凹槽。

其中，所述第一標(biāo)識(shí)采用100pA的離子束制備。

在所述步驟S3中，以所述第一標(biāo)識(shí)為標(biāo)記對(duì)所述目標(biāo)位置進(jìn)行定位，然后制備所述TEM的樣品切片，并且在制備切片的過(guò)程中制作第二標(biāo)識(shí)，其中，所述第二標(biāo)識(shí)位于所述目標(biāo)位置的正下方。在進(jìn)行TEM分析時(shí)，先找到所述切片樣品底部的第二標(biāo)識(shí)，然后對(duì)準(zhǔn)所述切片樣品的正上部，便可以確定所述目標(biāo)位置。

其中，在所述步驟S3中，所述第二標(biāo)識(shí)選用長(zhǎng)度1-2um的凹槽。所述第二標(biāo)識(shí)采用100pA的離子束制備。

其中所述切片樣的制備方法可以選用本領(lǐng)域常用的方法，并不局限于某一種，下面的方法僅僅為示例性的說(shuō)明，例如所述制備方法可以包括：

選用較大的FIB束流用兩個(gè)規(guī)則截面(regular cross section)的圖案 (pattern)依次將需要加工的TEM薄片的兩側(cè)掏空，如圖1c所示，圖案(pattern)的方向終止于保護(hù)層的邊緣，并保持0.5～1um的距離。圖案(pattern)的深度比感興趣的樣品深度多出約2um。

然后用較小的FIB束流和清潔截面(Cleaning cross section)的圖案將預(yù)加工的TEM薄片加工至0.1～0.2um的厚度。加工完成后在SEM窗口可以觀察到FIB加工形成的光滑截面。

然后在所述切片的底部制作第二標(biāo)識(shí)，例如沿所述目標(biāo)位置豎直向下，在目標(biāo)位置的正下方制作所述第二標(biāo)識(shí)，所述第二標(biāo)識(shí)采用100pA的離子束制備。

然后樣品臺(tái)傾斜至0-7°，用FIB將薄片樣品的底部和側(cè)面切斷，以便于后面進(jìn)行原位提取。具體地，樣品臺(tái)傾斜至0-7°，F(xiàn)IB掃描旋轉(zhuǎn)(scan rotation)180°，使TEM切片的FIB圖像與SEM圖像上下一致，左右對(duì)稱。用幾個(gè)矩形并行的模式拼接成一個(gè)“U”形的圖案，通常用兩個(gè)矩形重疊在底部以保證切斷。在FIB窗口將薄片樣品右側(cè)切斷，左側(cè)局部懸掛；在SEM窗口中表現(xiàn)為樣品左側(cè)切斷，右側(cè)懸掛，以得到TEM切片樣品。

在所述步驟S5中，首先找到所述第二標(biāo)識(shí)的位置，然后根據(jù)所述第二標(biāo)識(shí)的位置確定所述目標(biāo)位置，并對(duì)所述目標(biāo)位置進(jìn)行TEM分析，以確定失效位置。例如找到所述切片樣品底部的第二標(biāo)識(shí)，然后對(duì)準(zhǔn)所述切片樣品的正上部，便可以確定所述目標(biāo)位置。

至此，完成了本發(fā)明實(shí)施例的確定半導(dǎo)體器件失效位置方法的相關(guān)步驟的介紹。在上述步驟之后，還可以包括其他相關(guān)步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實(shí)施例的方法還可以在上述各個(gè)步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的各種工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，此處不再贅述。

本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。