[發(fā)明專利]一種鎢接觸栓塞高阻的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310692490.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN103700603A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張順勇;張佐兵;高慧敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種鎢接觸栓塞高阻的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路芯片的集成度已經(jīng)高達(dá)幾億乃至幾十億個(gè)器件的規(guī)模。器件是通過金屬硅化物、鎢栓塞與上面的多層金屬進(jìn)行外連。在浮柵型或非閃存產(chǎn)品相鄰兩個(gè)比特問題的物理失效分析中，鎢接觸栓塞的異常是最容易被懷疑的對(duì)象。而漏電或者高阻是造成鎢接觸栓塞異常最常見的原因，通常采用測(cè)量比特單元電流來進(jìn)行電性失效分析，從而判斷原因到底是漏電還是高阻。現(xiàn)有半導(dǎo)體制造工藝中，高阻主要有兩種形成原因：一是由于鎢接觸栓塞的頂部或底部斷開而導(dǎo)致的高阻，這種情況下觀察X和Y方向的橫截面TEM樣品很容易就可以找到原因；另一種是由于蝕刻過多和硅鈷化物生長不好，造成鎢栓塞直接站到硅基體上從而形成接觸高阻，這種情況下，則很難判斷到底是蝕刻工藝的問題還是硅鈷化物生長質(zhì)量的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鎢接觸栓塞高阻的檢測(cè)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于蝕刻相關(guān)的鎢接觸栓塞高阻難以判斷具體形成原因的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種鎢接觸栓塞高阻的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

a）采用機(jī)械研磨方法將半導(dǎo)體樣品研磨至鎢栓塞接觸層，并將所述鎢栓塞接觸層的表面處理干凈；

b）采用聚焦離子束，在所述半導(dǎo)體樣品的待觀測(cè)區(qū)域形成兩個(gè)用于確定失效地址的位置標(biāo)記，在靠近所述失效地址處形成停止標(biāo)記；

c）研磨所述半導(dǎo)體樣品的橫截面直至所述停止標(biāo)記；

d）將所述半導(dǎo)體樣品在沸騰的雙氧水中浸煮，直到去除金屬鎢，露出所述金屬鎢下方的硅鈷化物層；

e）采用聚焦離子束，根據(jù)所述位置標(biāo)記對(duì)所述待觀測(cè)區(qū)域進(jìn)行切割，制備平面TEM樣品；

f）將所述平面TEM樣品放到TEM機(jī)臺(tái)上，采用STEM模式觀測(cè)所述平面TEM樣品。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的技術(shù)方案先移出金屬鎢，然后通過平面TEM技術(shù)來檢查硅鈷化物的生長形貌和質(zhì)量，且最終的觀察方式采用掃描透射電子顯微鏡（STEM）模式，使硅鈷化物的對(duì)比度非常清楚，從而快速找到鎢接觸栓塞高阻的根本原因，并可以指明工藝的改進(jìn)方向，對(duì)改善鎢接觸栓塞高阻的形成具有非常重要的作用。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述步驟a中，在去離子水中采用超聲波清洗的方法處理所述鎢栓塞接觸層的表面。

進(jìn)一步，所述步驟b中，在所述半導(dǎo)體樣品的待觀測(cè)區(qū)域形成所述位置標(biāo)記所用的聚焦離子束的束流范圍是90～100pA，所述位置標(biāo)記長為20nm，寬為500nm；形成所述停止標(biāo)記所用的聚焦離子束的束流范圍是0.90～0.95nA，所述停止標(biāo)記長為2um，寬為4um。

進(jìn)一步，所述停止標(biāo)記距離所述失效地址的水平距離或垂直距離為2um。

進(jìn)一步，所述步驟e中，制備所述平面TEM樣品包括以下步驟：

1）在所述待觀測(cè)區(qū)域處上方的橫截面上采用離子束誘導(dǎo)方法沉積金屬鉑層，所述金屬鉑層的厚度為0.2～0.25um；

2）采用束流范圍為6～7nA的聚焦離子束，對(duì)所述半導(dǎo)體樣品的待觀測(cè)區(qū)域的背面進(jìn)行切割以分離出所述待觀測(cè)區(qū)域的樣品，形成平面TEM樣品，所述切割寬度以不超過所述金屬鉑層為界；

3）采用束流范圍為2.5～3.2nA的聚焦離子束，對(duì)所述平面TEM樣品進(jìn)行加工，使所述平面TEM樣品的厚度減薄為1.5～2um；

4）采用束流范圍為2.5～3.2nA的聚焦離子束，對(duì)所述平面TEM樣品的底部和側(cè)面進(jìn)行U型切斷；

5）采用束流范圍為0.9～1.1nA的聚焦離子束，對(duì)所述平面TEM樣品進(jìn)行細(xì)挖，消除步驟1～4中大電流加工留下的粗糙面和濺射物，并背減至所述平面TEM樣品厚度為1.2～1.5um；

6）采用束流范圍為0.2～0.3nA的聚焦離子束，對(duì)所述平面TEM樣品的正面和背面進(jìn)行加工，使所述平面TEM樣品正面停留在所述平面TEM樣品的遂穿氧化層，所述平面TEM樣品厚度為0.15～0.25um。

進(jìn)一步，所述步驟f中，在200KV的TEM機(jī)臺(tái)上，采用160K以上的的放大倍數(shù)，用STEM模式觀察制備好的平面TEM樣品。