[發(fā)明專利]多層銅互連布線結(jié)構(gòu)的檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610029701.7
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105699875B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林曉玲;章曉文;梁朝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 工業(yè)和信息化部電子第五研究所
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭彤

本發(fā)明涉及一種多層銅互連布線結(jié)構(gòu)的檢測方法，包括如下步驟：采用開封方法獲取多層銅互連布線結(jié)構(gòu)的裸芯片；清除所述裸芯片表面的殘留物；采用反應(yīng)離子蝕刻法去除所述裸芯片表面的保護膜；采用熱熔蠟將去除保護膜后的芯片固定于研磨拋光夾具；根據(jù)失效分析的結(jié)果，對所述芯片的缺陷區(qū)域進行平行拋光剝層操作；利用顯微觀察監(jiān)測平行拋光進度直至達到目標(biāo)層。本發(fā)明的多層銅互連布線結(jié)構(gòu)的檢測方法，可實現(xiàn)芯片中多層銅互連布線結(jié)構(gòu)的逐層去除，實現(xiàn)密集多層銅互連布線結(jié)構(gòu)中各層次形貌的平面觀察，對多層銅互連布線結(jié)構(gòu)芯片的失效機理確認、提高集成電路的使用可靠性有重要的意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子芯片的檢測分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多層銅互連布線結(jié)構(gòu)的檢測方法。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，集成電路的規(guī)模越來越大，集成電路向多層結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展，銅金屬也已取代鋁金屬成為半導(dǎo)體工藝的主流互連線材料。集成電路芯片的失效往往發(fā)生在多層結(jié)構(gòu)下層的層間金屬化或有源區(qū)，對芯片進行失效分析必須解決多層結(jié)構(gòu)下層的可觀察性，這就需要對芯片進行剝層處理。剝層處理主要包括：去鈍化層、去金屬化層、去層間介質(zhì)等。

雙大馬士革工藝的銅金屬互連中，銅通孔直接與上下層的銅布線相連接，而由于銅容易向硅或者介質(zhì)層中擴散，為了防止銅擴散，銅互連工藝中加入了硬金屬氮化鉭(TaN)作為擴散阻擋層。這些材料上的變化，導(dǎo)致傳統(tǒng)適用于鋁金屬互連工藝的剝層技術(shù)失去了效用。對采用鋁金屬以及鎢作為金屬層之間的通孔材料的集成電路，去鈍化層、介質(zhì)層通常用反應(yīng)離子刻蝕法，去鋁金屬層通常用化學(xué)腐蝕法(30％HCL溶液或30％H₂SO₄溶液)。去鋁金屬布線時，化學(xué)腐蝕液不會對鎢通孔造成影響，也不會影響下一層的金屬。但傳統(tǒng)的化學(xué)腐蝕法若直接應(yīng)用到銅布線上來，則在去上層銅布線時，由于化學(xué)腐蝕液的流動性，腐蝕液會將銅通孔一并去除，甚至滲透入下層使下層金屬受損。因此，化學(xué)腐蝕法的不足也凸現(xiàn)出來。TaN的材質(zhì)同樣不能用化學(xué)腐蝕法而去除。傳統(tǒng)化學(xué)腐蝕法均無法滿足銅金屬互連結(jié)構(gòu)的逐層剝層要求。

為了解決多層銅互連布線結(jié)構(gòu)芯片剝層難的問題，需要一種新的樣品制備方法及流程來實現(xiàn)，以彌補傳統(tǒng)化學(xué)腐蝕法的不足，使此類失效器件的失效分析或物理分析得以順利完成，確定其最終的失效原因及機理，防止失效的重復(fù)出現(xiàn)，提高器件的可靠性。

傳統(tǒng)的研磨拋光法常用于制作金相切片，需用特制液態(tài)樹脂將樣品包裹固封，然后進行研磨拋光的一種制樣方法，主要用于觀察開裂分層、樣品截面組織結(jié)構(gòu)情況，如固態(tài)鍍層或者焊點、連接部位的結(jié)合情況、開裂或縫隙等形貌的觀察驗證。但針對每層的厚度為納米級或接近1μm的多層銅互連布線結(jié)構(gòu)，用傳統(tǒng)的研磨拋光方法進行去層，首先是精度達不到要求；其次是，傳統(tǒng)研磨拋光方法需固封，固封之后的樣品，進行掃描電子顯微分析時，無法解決荷電效應(yīng)而影響成像效果及形貌觀察。綜上所述，傳統(tǒng)的研磨拋光法無法滿足納米級精確去層的需求，無法實現(xiàn)芯片中多層銅互連布線結(jié)構(gòu)的逐層去除。

因此，針對納米級的多層銅互連布線結(jié)構(gòu)，急需開發(fā)一種新的行之有效的檢測分析方法。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多層銅互連布線結(jié)構(gòu)逐層去除的檢測方法。

具體的技術(shù)方案如下：

一種多層銅互連布線結(jié)構(gòu)的檢測方法，包括如下步驟：

采用開封方法獲取多層銅互連布線結(jié)構(gòu)的裸芯片；

清除所述裸芯片表面的殘留物；

采用反應(yīng)離子蝕刻法去除所述裸芯片表面的保護膜；

采用熱熔蠟將去除保護膜后的芯片固定于研磨拋光夾具；