聚焦離子束分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路檢測(cè)工藝，尤其涉及一種聚焦離子束分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中，利用半導(dǎo)體工藝制造半導(dǎo)體器件時(shí)，由于半導(dǎo)體制造過程中的工藝缺陷，例如工藝中引入的金屬微粒，會(huì)導(dǎo)致一些半導(dǎo)體器件存在缺陷，因此需要對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行失效分析，以確定制造的半導(dǎo)體器件是否為合格產(chǎn)品。
[0003]Due-beam FIB(雙束聚焦離子束)作為失效分析的工具，集成了FIB(聚焦離子束)和SEM(掃描電子顯微鏡)的功能，由于具備可定位、可邊切割邊觀測(cè)、以及分辨率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用在半導(dǎo)體制造業(yè)。目前業(yè)界一般采用Due-beam FIB (雙束聚焦離子束)制作透射電鏡薄片樣品。
[0004]FIB的成像原理與SEM相同，即在聚焦后的高壓離子束或者電子束掃描樣品表面，會(huì)產(chǎn)生二次電子，通過收集該二次電子信號(hào)就可以獲得樣品表面形貌。但是，如果待分析的樣品，尤其是絕緣材質(zhì)的樣品，其導(dǎo)電性不好，常常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的荷電效應(yīng)(chargingeffect)，直接影響二次電子成像的分辨率，得不到準(zhǔn)確的圖片信息，進(jìn)而影響失效分析結(jié)果的判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠避免電荷沉積效應(yīng)對(duì)失效分析結(jié)果的影響的聚焦離子束分析方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種聚焦離子束分析方法，包括，
[0007]步驟一:選擇待分析樣品；
[0008]步驟二:利用離子束刻蝕所述待分析樣品，以獲得切割截面；
[0009]步驟三:利用電子束照射觀察是否出現(xiàn)電荷沉積效應(yīng)，當(dāng)未出現(xiàn)電荷沉積效應(yīng)時(shí)，獲得電子束圖像，當(dāng)出現(xiàn)電荷沉積效應(yīng)時(shí)，在所述切割截面的側(cè)面上形成有機(jī)源層之后，重新獲得電子束圖像；
[0010]步驟四:在步驟三之后判斷獲得的電子束圖像否顯示目標(biāo)截面，當(dāng)電子束圖像顯示非目標(biāo)截面時(shí)，重復(fù)步驟二至步驟四，直至獲得目標(biāo)截面；當(dāng)電子束圖像顯示為目標(biāo)截面時(shí)，導(dǎo)出獲得的電子束圖像，并進(jìn)行失效分析。
[0011]可選的，在步驟一和步驟二之間，依次在所述待分析樣品表面采用電子束輔助沉積法形成電子保護(hù)層和采用離子束輔助沉積法形成離子保護(hù)層。
[0012]可選的，所述電子保護(hù)層和離子保護(hù)層的材料均為鉬和鎢；所述電子保護(hù)層的厚度為0.2 μ m-0.5 μ m ;所述離子保護(hù)層的厚度為0.5 μ m_0.8 μ m。
[0013]可選的，在所述步驟二中，離子束的刻蝕能量為5kev_15kev,電流300pA_2000pA ；切割截面的切割深度為2 μ m-3 μ m。
[0014]可選的，所述有機(jī)源層的氣體離子源為鉬或鎢；所述有機(jī)源層采用電子束輔助沉積法形成；在電子束輔助沉積過程中，沉積束的直徑尺寸為4?5，加速電壓為4KeV?5KeV,沉積時(shí)間為25秒?35秒；所述有機(jī)源層厚度為Inm?10nm。
[0015]綜上所述，本發(fā)明通過在聚焦離子束分析過程中，對(duì)出現(xiàn)電荷沉積效應(yīng)的待分析樣品(尤其針對(duì)絕緣材質(zhì)等荷電效應(yīng)較為嚴(yán)重的待分析樣品)的切割截面的側(cè)面上形成有機(jī)源層，以導(dǎo)出沉積的電荷后重新獲得電子束圖像，從而可以避免電荷沉積效應(yīng)的干擾，清楚地觀察到待分析樣品的目標(biāo)截面，進(jìn)而準(zhǔn)確獲得失效分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)的定位分析。
[0016]同時(shí)，所述待分析樣品在整個(gè)聚焦離子束分析過程直至完成失效分析都無需從聚焦離子束分析儀器取出，不僅節(jié)約了待分析樣品進(jìn)出聚焦離子束分析儀器的時(shí)間，并且提高的待分析樣品的使用頻率，節(jié)約資源、降低成本，提高聚焦離子束分析的效率；尤其適用于在線聚焦離子束分析過程(Inline FIB)，無將晶圓的待分析樣品需拿離制造間(FAB)且無需破壞晶圓即可實(shí)現(xiàn)聚焦離子束分析過程。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中聚焦離子束分析過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0019]其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時(shí)，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0020]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中聚焦離子束分析過程示意圖。結(jié)合圖1，本發(fā)明提供一種聚焦離子束分析方法，包括以下步驟:
[0021]步驟一:選擇待分析樣品；
[0022]根據(jù)不同的分析需求，可以從晶圓中選取需要檢測(cè)的區(qū)域，并從該區(qū)域中分離出待分析的樣品；或者不需要將待分析樣品從晶圓中分離，而是直接確定待分析樣品的位置后把整個(gè)晶圓放在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行處理。
[0023]步驟二:利用離子束刻蝕所述待分析樣品，以獲得切割截面；
[0024]具體的，利用離子束在所述待分析樣品上刻蝕出一個(gè)切割截面，該切割截面能夠暴露待分析樣品的截面信息，以提供失效分析的觀測(cè)截面。優(yōu)選的，選擇離子束的刻蝕能量為電壓5kev_15kev,電流300_2000ρΑ,切割截面的切割深度為2 μ m-3 μ m。
[0025]在較佳的實(shí)施例中，在步驟一和步驟二之間，還在所述待分析樣品表面依次沉積電子保護(hù)層和離子保護(hù)層。所述電子保護(hù)層和離子保護(hù)層的材料均為鉬和鎢，區(qū)別在于所述電子保護(hù)層采用電子束輔助沉積法形成，而所述離子保護(hù)層采用離子束輔助沉積法形成。由于離子保護(hù)層的質(zhì)量較大，實(shí)驗(yàn)表明，如果直接在待分析樣品表面沉積離子保護(hù)層取圖時(shí)，當(dāng)加速到1KV?30KV，離子可能掃掉樣品表面5nm?50nm，因而在沉積離子保護(hù)層時(shí)會(huì)對(duì)樣品造成損傷，故通過在沉積離子保護(hù)層前先沉積一層電子保護(hù)層，則在沉積離子束時(shí)可以保護(hù)待分析樣品的表面不受損傷，以提高失效分析結(jié)果的準(zhǔn)