[發明專利]樣品失效分析方法

有效

• 申請號: 201010245311.6
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN102346152A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 陳險峰
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01Q30/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域中檢測樣品失效的方法，尤其涉及一種樣品失效分析方法。

背景技術

在半導體技術領域中，利用半導體制程工藝制造半導體器件時，由于半導體制程工藝中會引入一些金屬微粒或者由于制程缺陷，會導致一些半導體存在缺陷，因此需要對半導體器件進行失效分析，以確定制造的半導體器件是否為合格產品。其中，在失效分析中，對金屬互連線以及栓塞的失效分析非常重要。

現有技術中利用掃描電鏡對樣品的金屬互連線以及栓塞進行失效分析，其基本原理為：樣品在掃描電鏡發射的電子的激發下產生二次電子，利用圖像顯示和記錄系統顯示和記錄樣品的二次電子圖像，二次電子圖像可以反映樣品的形貌。利用掃描電鏡對樣品的金屬互連線以及栓塞進行失效分析的具體步驟為：將測試樣品置于機臺上，且使所述掃描電鏡的電子槍出射的電子束經掃描電鏡的掃描系統后入射至測試樣品；利用信號收集系統收集所述測試樣品經電子激發后產生的二次電子；根據收集到的二次電子，利用圖像顯示和記錄系統顯示和記錄所述樣品的二次電子圖像；對二次電子圖像進行分析，根據二次電子圖像的形貌找出存在缺陷的地方，從而可以分析出金屬互連線或栓塞的缺陷。

現有技術中通常是由檢測人員觀察二次電子圖像，以分析金屬互連線或栓塞的缺陷。然而，由于二次電子圖像為灰階圖像，而人們肉眼對灰階圖像不太敏感，因此很難通過灰階圖像發現有微小缺陷的地方。

并且，隨著半導體器件越來越向小的方向發展，為了減小電阻電容延遲效應(RC)，半導體器件中的金屬互連線以及栓塞中使用的金屬越來越向低介電常數方向發展，二次電子成像過程中，如果樣品表面有不導電的介電材質，入射電子的一部分會堆積在樣品的表面，形成噪聲，降低二次電子圖像的信噪比，從而也使二次電子的圖像分辨率降低。現有技術中有許多關于金屬互連線失效的檢測方法，例如申請號為200710040250.8的中國專利申請公開的互連線失效檢測的方法，然而均沒有解決以上所述的現有技術的缺點。

發明內容

本發明解決的問題是人們肉眼對灰階圖像不敏感，因此不能通過灰階圖像發現有微小缺陷的地方；以及由于金屬互連線以及栓塞使用低介電常數金屬導致二次電子圖像的分辨率降低，從而影響金屬互連線以及栓塞的失效檢測。

為解決上述問題，本發明提供一種樣品失效分析方法，包括：

獲取樣品的二次電子圖像；

從所述二次電子圖像中選出作為參照的基準子圖形，以及待分析子圖形；

沿同一方向掃描基準子圖形和待分析子圖形，獲取基準子圖形和待分析子圖形的二次電子強度曲線；

比較基準子圖形的二次電子強度曲線和待分析子圖形的二次電子強度曲線，確定待分析子圖形是否存在缺陷。

可選的，所述獲取樣品的二次電子圖像包括：

提供測試樣品；

使電子束入射至測試樣品；

收集所述測試樣品經電子激發后產生的二次電子，顯示和記錄所述樣品的二次電子圖像。

可選的，所述電子束入射至測試樣品包括：使掃描電鏡的電子槍出射的電子束經掃描電鏡的掃描系統后入射至測試樣品。

可選的，所述使掃描電鏡的電子槍出射的電子束經掃描電鏡的掃描系統后入射至測試樣品包括：

對所述電子槍施加3～10KV的電壓，電子槍出射的電子束電流為10～20uA。

可選的，還包括：所述使所述掃描電鏡的電子槍出射的電子束經掃描電鏡的掃描系統后入射至測試樣品包括：

對所述電子槍施加15KV以上的電壓，電子槍出射的電子束電流為10uA以上。

可選的，所述使電子束入射至測試樣品包括：

使電子束垂直入射至測試樣品。

可選的，所述收集所述測試樣品經電子激發后產生的二次電子包括：

在與測試樣品表面呈30°～50°的方向收集二次電子。

可選的，所述二次電子圖像為金屬互連層的二次電子圖像。

可選的，所述比較基準子圖形的二次電子強度曲線和待分析子圖形的二次電子強度曲線，確定待分析子圖形是否存在缺陷包括：

如果待分析子圖形的二次電子強度曲線的波峰和波谷的強度差小于基準子圖形的二次電子強度曲線的波峰和波谷的強度差，可以判定待分析子圖形存在金屬互連線粘連現象。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：