一種Flash產(chǎn)品的ONO薄膜缺陷的失效分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種Flash產(chǎn)品的ONO薄膜缺陷的失效分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件的加工過程中，往往會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，這些缺陷會(huì)使得最終形成的半導(dǎo)體器件甚至整個(gè)芯片失效。為了盡早發(fā)現(xiàn)并解決集成電路生產(chǎn)過程中的工藝問題，一旦發(fā)現(xiàn)測試失效的情形，就會(huì)立即進(jìn)行失效分析，以確認(rèn)產(chǎn)生問題的工藝步驟，方便生產(chǎn)線及時(shí)作出改善。因此，對(duì)半導(dǎo)體芯片(器件)所進(jìn)行的失效分析工作，是確認(rèn)各類失效原因、從而提升產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性的一項(xiàng)重要工作。
[0003]Flash(RS)產(chǎn)品是目前最流行的存儲(chǔ)產(chǎn)品，它具有容量大，價(jià)格低等特點(diǎn)。Flash產(chǎn)品的集成度非常高，也就是在很小的面積內(nèi)具有特別多的重復(fù)結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)存單元。這些儲(chǔ)存單元的結(jié)構(gòu)是由兩層Poly (多晶硅)組成的，它們中間有ONO (氧化硅-氮化硅-氧化硅)薄膜層作為電性隔絕。如果在個(gè)別位置的ONO薄膜出現(xiàn)缺陷，常規(guī)的平面失效分析方法是根據(jù)失效的電性地址確定精確的物理地址，并使用FIB (聚焦離子束)等設(shè)備標(biāo)記定位后，再使用SEM(掃描電子顯微鏡)進(jìn)行分析。但這種方法對(duì)于集成度特別高的Flash產(chǎn)品來說費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易數(shù)錯(cuò)地址，成功率低。并且由于SEM分辨率低，也有可能無法發(fā)現(xiàn)或看清缺陷。
[0004]透射電子顯微鏡(TEM)也是常用來進(jìn)行失效分析的重要工具，其具有很高的分辨率。TEM樣品可以利用研磨或聚焦離子束切割方法來制備。然而，在使用TEM對(duì)樣品進(jìn)行觀測時(shí)，由于其是通過高能電子束穿透樣品時(shí)發(fā)生的散射、吸收、干涉及衍射作用形成襯度來成像的，而ONO薄膜的缺陷往往十分微小，且其上下兩側(cè)被多晶硅層覆蓋，造成在成像時(shí)，ONO薄膜的缺陷容易受到多晶硅層的干擾而無法分辨。
[0005]因此，有必要對(duì)現(xiàn)有Flash產(chǎn)品的ONO薄膜缺陷的失效分析方法進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種新的Flash產(chǎn)品的ONO薄膜缺陷的失效分析方法，可以解決對(duì)Flash產(chǎn)品儲(chǔ)存單元ONO缺陷很難精確定位和必須在很大的放大倍率下進(jìn)行精細(xì)地平面分析的問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種Flash產(chǎn)品的ONO薄膜缺陷的失效分析方法，包括以下步驟:
[0009]步驟SOl:提供一待分析Flash樣品，所述樣品至少包括依次由第一多晶娃層、ONO薄膜、第二多晶硅層形成的重復(fù)儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)；
[0010]步驟S02:對(duì)所述樣品的上表面各層進(jìn)行減薄處理，并至少將含有ONO薄膜缺陷的所述儲(chǔ)存單元的第一多晶硅層區(qū)域露出；
[0011]步驟S03:使用選擇性化學(xué)溶液，對(duì)所述第一多晶硅層進(jìn)行腐蝕去除，露出ONO薄膜；并且，在ONO薄膜缺陷處，通過化學(xué)溶液繼續(xù)對(duì)該缺陷下方的第二多晶硅層進(jìn)行腐蝕去除；
[0012]步驟S04:對(duì)被腐蝕的ONO薄膜缺陷處進(jìn)行定位，并制備缺陷平面樣品，供進(jìn)一步進(jìn)行缺陷觀察及失效分析。
[0013]優(yōu)選地，步驟S02中，采用研磨或使用FIB切割方式，對(duì)所述樣品的上表面各層進(jìn)行減薄處理。
[0014]優(yōu)選地，所述化學(xué)溶液為硝酸、氫氟酸和乙酸的混合酸液。
[0015]優(yōu)選地，所述硝酸、氫氟酸和乙酸的體積比為24?28:0.9?1.1:31?35。
[0016]優(yōu)選地，所述硝酸、氫氟酸和乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度分別為69?70%、48?49%、98 ?99%。
[0017]優(yōu)選地，步驟S04中，使用SEM對(duì)被腐蝕的ONO薄膜缺陷處進(jìn)行定位。
[0018]優(yōu)選地，步驟S04中，制備缺陷平面樣品的方法包括:對(duì)所述樣品的下表面各層進(jìn)行減薄處理，停止在所述第二多晶硅層，并將ONO薄膜缺陷處下方所述第二多晶硅層被腐蝕后形成的空腔露出。
[0019]優(yōu)選地，所述平面樣品為通過FIB切割方式對(duì)所述樣品的下表面各層進(jìn)行減薄處理所制備形成的平面TEM樣品。
[0020]優(yōu)選地，對(duì)所述平面樣品使用TEM進(jìn)行缺陷觀察及失效分析。
[0021]優(yōu)選地，步驟S02中，先根據(jù)失效的電性地址確定缺陷在所述樣品中的精確物理地址，然后，再對(duì)所述樣品的上表面各層進(jìn)行減薄處理，并至少將根據(jù)物理地址確定的含有ONO薄膜缺陷的所述儲(chǔ)存單元的第一多晶硅層區(qū)域露出。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:通過使用本發(fā)明的方法，在失效分析時(shí)可以更方便、準(zhǔn)確且更精細(xì)地分析Flash產(chǎn)品的ONO薄膜缺陷，大大提高了失效分析的效率，從而可以幫助迅速提尚Flash廣品的良率和可靠性。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種Flash產(chǎn)品的ONO薄膜缺陷的失效分析方法的流程圖；
[0024]圖2?圖5是本發(fā)明一實(shí)施例中采用圖1分析方法形成的樣品結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0025]圖6?圖9是與圖2?圖5中樣品結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的側(cè)視方向結(jié)構(gòu)剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]需要說明的是，在下述的【具體實(shí)施方式】中，在詳述本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí)，為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明，特對(duì)附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進(jìn)行了局部放大、變形及簡化處理，因此，應(yīng)避免以此作為對(duì)本發(fā)明的限定來加以理解。
[0028]在以下本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明一種Flash產(chǎn)品的ONO薄膜缺陷的失效分析方法的流程圖；同時(shí)，請(qǐng)結(jié)合參閱圖2?圖5以及圖6?圖9，其中，圖2?圖5是本發(fā)明一實(shí)施例中采用圖1分析方法形成的樣品結(jié)構(gòu)剖視圖，圖6?圖9是與圖2?圖5中樣品結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的側(cè)視方向結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖1所示，本發(fā)明的一種Flash產(chǎn)品的ONO薄膜缺陷的失效分析方法，包括以下步驟:
[0029]如框01所示，步驟SOl:提供一待分析Flash樣品，所述樣品至少包括依次由第一多晶硅層、ONO薄膜、第二多晶硅層形成的重復(fù)儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)。
[0030]請(qǐng)參閱圖2和圖6。本發(fā)明應(yīng)用于對(duì)Flash(閃存)產(chǎn)品的0N0(氧化硅-氮化硅-氧化硅)薄膜缺陷進(jìn)行失效分析。作為一可選的實(shí)施方式，所準(zhǔn)備的待分析Flash樣品，可形成于一半導(dǎo)體襯底I上。所述樣品至少包括依次由第一多晶硅層10、0N0薄膜5、第二多晶硅層4形成的重復(fù)儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，在儲(chǔ)存單元下方的襯底I中形成有STI (淺溝槽隔離)2結(jié)構(gòu)，在第二多晶硅層4與襯底I之間還具有柵氧層3 ;在第一多晶硅層10的上方還包括有NiSi (硅化鎳)層9、ILD (層間介質(zhì))層8及金屬層7 ;金屬層7與襯底I之間通過接觸孔11連接(參見圖6)。根據(jù)工藝需求，樣品也可以具有類似的結(jié)構(gòu)。待分析Flash樣品存在ONO薄膜缺陷6。
[0031]如框02所示，步驟S02:對(duì)所述樣品的上表面各層進(jìn)行減薄處理，并至少將含有ONO薄膜缺陷的所述儲(chǔ)存單元的第一多晶硅層區(qū)域露出。
[0032]請(qǐng)參閱圖3和圖7。作為一可選的實(shí)施方式，在對(duì)所述樣品上表面的各層(例如金屬層7、ILD層8、NiSi層9)進(jìn)行減薄處理時(shí)，可采用機(jī)械研磨或使用FIB (聚焦離子束)切割的方式，對(duì)所述樣品的上表面各層進(jìn)行減薄處理。具體的研磨或FIB切割方法，可參考現(xiàn)有的通常技術(shù)加以理解，本文不作展開描述。經(jīng)過表面減薄處理后，應(yīng)至少將含有ONO