[發明專利]一種失效分析去層方法

有效

• 申請號: 202010585440.3
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111812124B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 沈仁慧;史燕萍;高金德
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: G01N23/02
• 分類號: G01N23/02;G01N23/20008;G01N1/28;G01N1/32
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

本發明提供一種失效分析去層方法，截取樣品并將其放入激光切割機，確定樣品的失效分析區域和目標位置；目標位置所在失效分析層為Mx；利用激光切割機制作環繞目標位置的多個溝槽；溝槽底部位于金屬層Mx+2層上或其以下深度的位置；環繞目標位置的多個溝槽相鄰彼此相互貫通，溝槽環繞目標位置的失效分析區域相對于樣品其他區域被劃分為基于失效分析的獨立區域；將樣品置于拋光機上，針對被溝槽環繞的失效分析區域進行去層研磨并利用光學顯微鏡觀察研磨位置，研磨至去除失效分析層Mx以上金屬層，并將失效分析上Mx中的目標位置暴露為止。本發明的失效分析去層方法在保證芯片去層精確性、有效性的同時縮短磨樣時間，增強效率。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種失效分析去層方法。

背景技術

去層(De-layer)是在失效分析(FA)中一種常見的輔助TEM制樣的預處理方法，主要目的是去掉上面多余的金屬層以及針對一些需要通過上一層金屬層來確定具體位置的樣品。

現有的去層方法有兩種：

一、截取樣品后直接在研磨機上用絨布進行研磨。優點：整個樣品表面比較平整，幾乎不會對金屬層造成變形損傷，Fail的概率比較低。缺點：對于一些金屬層次較多的樣品，如7層metal+TOP?metal，手動研磨需要花費的時間比較長，往往在一個小時以上。

二、截取樣品后直接在研磨機上用鉆石砂紙進行研磨。優點：相對于用絨布進行研磨，時間上大大縮短。缺點：樣品表面T度較大，fail的概率比較大，以及由于硬力過大造成當層Metal的變形損傷，可能間接對下層分析目標造成影響，最終影響TEM樣品的分析結果。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種失效分析去層方法，用于解決現有技術中研磨花費的時間長以及研磨失效率大的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種失效分析去層方法，至少包括以下步驟：

步驟一、截取樣品并將其放入激光切割機，確定所述樣品的失效分析區域和位于所述失效分析區域上的目標位置；

步驟二、所述樣品的失效分析區域在縱向上設有自下而上的依次疊放的M1至Mn的多層金屬層，其中所述目標位置所在的失效分析層為Mx，1≤x≤n；利用所述激光切割機制作環繞所述失效分析區域上目標位置的多個溝槽；所述溝槽的底部位于所述金屬層Mx+2層上或其以下深度的位置；環繞所述目標位置的多個溝槽相鄰彼此相互貫通，所述溝槽環繞所述目標位置的失效分析區域相對于樣品其他區域被劃分為基于失效分析的獨立區域；

步驟三、將所述樣品置于拋光機上，針對被所述溝槽環繞的失效分析區域進行去層研磨，研磨過程中利用光學顯微鏡觀察研磨位置，直到研磨至去除所述失效分析層Mx以上的金屬層，并將所述失效分析上Mx中的目標位置暴露為止。

優選地，步驟一中的所述失效分析區域為兩個焊盤之間的區域。

優選地，步驟一中的所述失效分析區域形狀為矩形，尺寸為100μm*100μm～150μm*150μm。

優選地，步驟二中環繞所述失效分析區域的溝槽的個數為四個，分別位于所述失效分析區域的上下左右四個位置。

優選地，步驟二中所述樣品的失效分析區域在縱向上設有自下而上的依次疊放的所述金屬層為M1至M6。

優選地，步驟二中所述目標位置的失效分析層為M1，所述溝槽的底部位于所述失效分析層M3層上或其以下深度的位置。

優選地，步驟二中所述目標位置的失效分析層為M1，所述溝槽的底部位于襯底內部。

優選地，所述溝槽的長度為50μm，寬度為5μm。

優選地，本發明的方法還包括步驟四、將研磨后的樣品放入聚離子束中進行TEM樣品制樣。