[發明專利]半導體芯片的失效分析方法

在審

• 申請號: 201811067761.3
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109444193A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 華佑南;李兵海;李曉旻
• 申請（專利權）人: 勝科納米(蘇州)有限公司
• 主分類號: G01N23/2202
• 分類號: G01N23/2202;G01N23/2251
• 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: 朱琳

本發明公開了一種半導體芯片的失效分析方法，包括：切割半導體芯片制備具有橫截面的樣品；對樣品的衡截面進行研磨拋光、水洗并干燥樣品；配置化學染色液；將拋光好的樣品放入所述化學染色液中進行染色處理；對染色處理后的樣品進行清洗并干燥樣品；將樣品放置在掃描電鏡中進行檢查并進行顯微攝影，進行失效分析。本發明在對樣品進行研磨拋光之后，還采用化學染色液對樣品表面進行化學處理，最后才使用掃描電子顯微鏡對摻雜物分布和結面輪廓進行二維描述，并且能夠以較高的空間分辨率精確描繪摻雜剖面，從而可以對樣品的失效節點進行詳細而準確的分析。

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別涉及一種半導體芯片的失效分析方法。

背景技術

為了迎接超大規模集成電路制造的挑戰，人們對半導體器件中摻雜/結型納米級診斷測量的需求越來越大。特別是，人們越來越需要開發摻雜/結剖面的二維描述技術。隨著半導體器件技術的飛速發展，器件規模不斷縮小，對摻雜分布和結深的精確數據提出了更高的空間分辨率要求，目前用于摻雜測量的技術有二次離子質譜(D-SIMS)、擴展電阻譜(SRP)、掃描電容顯微鏡(SCM)和化學染色等。SIMS和SRP都具有較高的靈敏度，但這兩種方法只能提供一維的摻雜分布信息。而對SCM來說，雖然它可以實現二維的摻雜輪廓，但其糟糕的空間分辨率限制了它的應用，特別是對于先進技術節點中的應用，如圖1所示，用傳統方法染色后的掃描電鏡照片顯示結型不夠清晰。

發明內容

本發明提供一種半導體芯片的失效分析方法，以解決現有技術中半導體芯片結剖面清晰度較低從而影響失效分析的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種半導體芯片的失效分析方法，包括：切割半導體芯片制備具有橫截面的樣品；對樣品的衡截面進行研磨拋光、水洗并干燥樣品；配置化學染色液；將拋光好的樣品放入所述化學染色液中進行染色處理；對染色處理后的樣品進行清洗并干燥樣品；將樣品放置在掃描電鏡中進行檢查并進行顯微攝影，進行失效分析。

作為優選，所述化學染色液采用硝酸、氫氟酸和去離子水的混合液。

作為優選，所述硝酸、氫氟酸和水的體積比為H2O:HNO3:HF＝15:20:1。

作為優選，采用直噴的方式用清水沖洗樣品25-35秒。

作為優選，采用吹氣槍吹干樣品或者采用氮氣干燥樣品。

作為優選，在對樣品的橫截面進行拋光之前，采用FIB工藝在樣品上標注出拋光的對準標記和目標標記。

作為優選，所述樣品的染色時間為室溫條件下2～6秒鐘。

作為優選，在樣品放置在掃描電鏡中之前，采用Pt濺射法對樣品表面涂敷15-30秒。

作為優選，所述掃描電鏡在加速電壓為1～5kV，工作距離為3～5mm的條件下進行顯微攝影。

作為優選，采用SELRA切割器切割半導體芯片。

與現有技術相比，本發明在對樣品進行研磨拋光之后，還采用化學染色液對樣品表面進行化學處理，最后才使用掃描電鏡、透射電鏡等電子顯微鏡對摻雜物分布和結面輪廓進行二維描述。其中的染色處理可獲得較高的刻蝕選擇性，將之應用在較小的例如65nm的技術節點上，可以實現先進技術節點摻雜剖面的精確勾畫，由此可以證明本發明能夠以較高的空間分辨率精確描繪摻雜剖面，從而可以對樣品的失效節點進行詳細而準確的分析。

附圖說明

圖1為采用傳統方法染色后樣品的掃描電鏡圖；

圖2為本發明的半導體芯片的失效分析方法流程圖；

圖3為采用本發明的方法染色后的半導體芯片的失效分析樣品的掃描電鏡圖。

具體實施方式