[發明專利]一種存儲器芯片位線失效分析方法

有效

• 申請號: 201010181322.2
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN102254844A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 劉海君;賴李龍;高慧敏;陳宏領
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司;中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體失效分析領域，特別涉及一種存儲器芯片位線失效分析方法。

背景技術

對于半導體器件的大規模生產，通過對設計和制造后的半導體器件進行失效分析是提高產率、改善工藝技術可靠性和穩定性的重要手段。

對半導體存儲器件而言，位線間的短路是一種常見的失效情況，位線的短路將使兩條位線上的所有存儲單元失去作用，使得存儲芯片的存儲容量降低，因此，針對半導體存儲器件的位線失效分析是非常重要的。圖1a和圖1b，分別為位線存在短路的存儲器芯片橫截面結構簡化示意圖及其局部放大圖。如圖1a和圖1b所示，存儲器芯片的位線失效通常是由于位于位線4之下的位線接觸窗3的頂部存在短路6引起。請同時參看圖2，圖2為進行失效分析的存儲器芯片的俯視結構示意圖，如圖2所示，現有技術中，為了準確找出位線上的失效點，首先通過電測試(chip?probing?test)測量每兩條位線之間的電壓是否超過閾值，從而找出短路位線的位置。為了說明方便，假定已通過電測試確定圖2中方框11內的位線41與位線42之間發生了短路。由于電測試本身的局限性，通過電測試通常只能確定哪兩條位線之間發生了短路失效，卻無法確定出位線上具體哪一位置發生了短路失效，因此需要通過聚焦離子束(FIB)對兩條位線41、42的表面進行逐段切割，并在掃描電鏡(SEM)下進行觀察和分析，直到找出失效點的所在。由于聚焦離子束(FIB)的掃描范圍有限，如圖2中的方框12所示，每次只能切割出長10-20微米，寬0-10微米的觀測區域供掃描電鏡檢查，對于毫米級長度的位線而言，要確定發生短路的具體位置，可能需要進行很多次的FIB切割，因而通過現有技術確定存儲器芯片位線上的微小短路是非常困難的，并且非常耗時，成本很高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種存儲器芯片位線失效分析方法，以解決現有的位線失效分析方法不能快速查找出位線短路確切位置的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種存儲器芯片位線失效分析方法，所述存儲器芯片包括襯底、所述襯底之上形成的介質層、所述介質層內形成的位線接觸窗和位線以及所述位線之上形成的互連金屬層，包括以下步驟：

通過機械研磨去除存儲器芯片的互連金屬層和位線層的大部分；

通過機械研磨去除存儲器芯片的襯底的大部分；

通過濕法刻蝕去除存儲器芯片的殘存的襯底；

通過干法刻蝕去除存儲器芯片位線接觸窗底部的介質層的大部分，形成檢測樣片，對所述檢測樣片進行觀測，確定位線失效的具體位置；

其中，所述檢測樣片包含需進行失效分析的位線區域。

可選的，還包括通過電測試確定所述需進行失效分析的位線區域的步驟。

可選的，所述干法刻蝕后保留的部分介質層的厚度為100-200nm。

可選的，所述干法刻蝕采取反應離子刻蝕，刻蝕時間為8-12分鐘。

可選的，所述通過濕法刻蝕去除存儲器芯片殘存襯底的步驟包括：將存儲器芯片放入80℃～120℃的酸性溶液中15-25分鐘，直至其殘存的襯底被完全去除。

可選的，采用透射電子顯微鏡對所述檢測樣片進行觀測。

可選的，所述存儲器芯片位線失效分析方法的步驟還包括：對存儲器芯片的襯底進行機械研磨之前，將銅環粘在經機械研磨后的位線層上，使銅環的中心區域對應于存儲器芯片上所述需進行失效分析的位線區域。

可選的，所述存儲器芯片位線失效分析方法的步驟還包括：對存儲器芯片的襯底進行機械研磨之前，將玻璃板粘于所述銅環之上，再將T型研磨夾具粘于所述玻璃板之上；完成對存儲器芯片襯底的機械研磨之后，將存儲器芯片上的玻璃板及T型研磨夾具去除。

可選的，所述存儲器芯片位線失效分析方法的步驟還包括：去除存儲器芯片在所述銅環以外的部分，形成檢測樣片，對銅環以內的所述檢測樣片進行觀測。

本發明提供的存儲器芯片位線失效分析方法采用機械研磨、濕法刻蝕及干法刻蝕相結合的方法將存儲器芯片位線之上的互連金屬層、襯底及位線接觸窗底部介質層的大部分去除，并將位線也研磨至一薄層，從而形成充分減薄的檢測樣片，與現有技術中采用聚焦離子束(FIB)制作的檢測樣片相比，在電子顯微鏡下具有相同的甚至更好的觀測效果。同時，由于不受FIB掃描范圍的限制，采用本發明的方法制作的檢測樣片大小可以達到毫米級，即把整條位線都包含在檢測樣片中，可直接通過電子顯微鏡進行觀測來確定其位線短路失效的具體位置，從而避免了多次切割所帶來的麻煩，大大提高了工作效率，節省了成本。

附圖說明