[發(fā)明專利]一種精確定位電遷移測試中空洞位置的方法

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• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107993953A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 蔚倩倩;李桂花;仝金雨;李品歡;劉慧麗
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 北京辰權知識產(chǎn)權代理有限公司11619
• 代理人: 劉廣達

技術領域

本發(fā)明涉及微電子器件有效性檢測領域，尤其涉及一種精確定位微電子器件金屬連線電遷移測試中空洞位置的方法。

背景技術

眾所周知的，電遷移(EM)是微電子器件中主要的失效機理之一，電遷移造成金屬導電線路的開路或者短路，降低產(chǎn)品的可靠性。對于微電子器件的加工廠來說主要是定位電遷移測試結構失效點的位置，即空洞(void)位置，結合電遷移原理來分析工藝失效原因。

現(xiàn)行的電遷移主要測試結構如圖1和2所示，對于電遷移空洞定位主要是通過背面紅外線顯微鏡觀察進行定位或者直接選擇一極進行樣品制備，如果沒有發(fā)現(xiàn)有效的空洞再選取另一極進行樣品制備。

對于現(xiàn)行的兩種制樣方法，存在以下問題：背面紅外顯微鏡觀察進行定位僅適用于金屬線中比較大的空洞，紅外線顯微鏡的分辨率為微米級別，對于金屬接連處通孔里的空洞沒有辦法觀察到，因為紅外線沒辦法穿透金屬線。對于第二種方法就會造成機臺以及人力的浪費，同時無法精確定位失效位置可能導致制樣失敗。

發(fā)明內容

針對以上問題，本發(fā)明提出一種結合聚焦離子束(FIB，F(xiàn)ocused Ion beam)機臺定位失效點的位置，一種可以無損精確定位電遷移測試空洞位置的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

一種精確定位電遷移測試中空洞位置的方法，包括以下步驟：

制備需要進行測試的微電子器件，所述微電子器件至少包括用于導電的金屬線，以及覆蓋金屬線的鈍化層用以保護所述金屬線；

將上述制備好的微電子器件樣品置于聚焦離子束機臺中，利用聚焦離子束技術將覆蓋金屬線的鈍化層的至少一部分清除掉，以露出待測試的金屬線的至少一部分；

接著，將上述樣品利用納米探針接觸金屬線露出的部分，其中，接觸金屬線的納米探針接地，利用納米探針的接地作用，使與納米探針相連通的金屬線置于低電位，而金屬線中存在空洞的地方，由于不導通成為高阻的地方而處于高電位，低電位的地方有利于二次電子的逸出，而高電位的地方則沒有或基本沒有二次電子的逸出，從而使導通和不導通區(qū)域利用聚焦粒子束二次電子成像技術呈現(xiàn)分明的明暗對比，實現(xiàn)金屬線中空洞位置的精確定位。

優(yōu)選地，所述微電子器件為三維存儲器，所述三維存儲器包括存儲陣列區(qū)，位于存儲陣列區(qū)兩側的臺階區(qū)以及外圍電路區(qū)，三維存儲器包括多個層疊的存儲單元，以及用于信號傳輸和控制的金屬線，上述金屬線包括：字線，位線以及金屬柱塞結構。

優(yōu)選地，在將覆蓋金屬線的鈍化層的至少一部分清除掉之后，還包括對樣品表面進行清洗，以保持待測試樣品表面的清潔度，并使用氮氣槍對待測試樣品進行吹干處理，以去除待測試樣品上殘留的水分。

優(yōu)選地，被清除掉的鈍化層的長度為1至10微米。

優(yōu)選地，所述的納米探針為FIB的樣品提取針。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：將聚焦離子束機臺切割以及納米探針接地的作用應用到微電子器件電遷移測試中空洞位置的無損定位中，大大提高電遷移空洞定位的精確度，進而提高了電遷移失效分析的成功率及效率，并且大大提高了制樣成功率和效率，減少機臺不必要的浪費。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

附圖1-2示出了根據(jù)本發(fā)明背景技術的電遷移測試結構。

附圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的電遷移測試結構。

附圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的電遷移測試的原理圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

聚焦離子束技術

聚焦離子束(FIB，F(xiàn)ocused Ion beam)是將液態(tài)金屬(大多數(shù)FIB都用Ga)離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過離子槍加速，聚焦后照射于樣品表面產(chǎn)生二次電子信號取得電子像。此功能與掃描電子顯微鏡(SEM)相似,或用強電流離子束對表面原子進行剝離,以完成微、納米級表面形貌加工。通常是以物理濺射的方式搭配化學氣體反應，有選擇性的剝除金屬,氧化硅層或沉積金屬層。