[發明專利]定位測試結構失效位置和原因的方法

在審

• 申請號: 202011130353.5
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112305407A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 曹茂慶;楊領葉;丁德建;段淑卿;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: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 張彥敏

本發明涉及定位測試結構失效位置的方法，涉及半導體集成電路失效分析技術，首先獲得測試結構的失效模型，然后將測試結構中的器件結構中的PN結開啟，利用顯微鏡定位到存在PN結導通區域的測試結構組，而可快速定位到目標區域，最后根據失效模型向器件的失效模型對應的端子施加測試信號，獲得對應端子的測試信號的異常發光點，并將倍率逐漸放大，進而鎖定到失效位置，如此通過PN結開啟可快速定位到目標區域，然后通過切換測試條件而快速鎖定到失效位置，且可避免現有技術中的因背景噪聲信號較大，會淹沒失效點信號，而無法定位的問題。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路失效分析技術，尤其涉及一種定位測試結構失效位置的方法。

背景技術

集成電路失效分析是提高半導體產品良率的重要手段，在產品研發階段通常設計各種不同的測試結構，模擬集成電路中真實的環境，發現設計或生產工藝缺陷。當測試結構出現失效，需要失效分析工程師找到失效位置，并針對失效位置再進一步做SEM或TEM分析，找到失效的真實原因，反饋給設計研發人員做進一步的改善。

失效定位是失效分析的前提，首先我們要通過各種定位手段找到失效位置。目前半導體失效定位手段主要通過EMMI(光發射顯微鏡)、OBIRCH(光致阻抗變化顯微鏡)以及Thermal(熱發射顯微鏡)等定位工具。根據芯片失效模式業界主要采用正面探測式及背面探測式EMMI/OBIRCH設備，EMMI主要通過捕捉器件漏電產生的光子信號進行失效定位，OBIRCH主要通過捕捉激光掃描芯片后產生的電阻變化反饋的激光信號進行失效定位。當測試結構存在大量重復或類似結構，在未精確找到目標區域前需要在較小倍率下抓取失效點，如果失效結構漏電較小，在nA級別時，需要延長抓點時間才能獲得熱點，此時背景噪聲信號較大，會淹沒失效點信號，無法定位。為了盡可能降低背景噪聲的干擾，需要在較大倍率下針對目標區域進行失效點的抓取。但是利用EMMI/OBIRCH或thermal進行失效定位時，在InGaAs鏡頭下找到測試結構所在的位置就要花費很長的時間。

目前找到目標位置通常有兩種方法：

1、通過InGaAs鏡頭圖像，對應layout，找到目標區域，此種方法耗時較長；

2、采用激光在目標區域附近打印出一個標記，通過InGaAs鏡頭圖像尋找標記，找到目標位置，但這種方法會破壞晶圓的完整性，可能會影響其他測試分析。

發明內容

本發明在于提供一種定位測試結構失效位置的方法，包括：S1：提供一可能存在故障的測試結構，進行失效驗證，確認可能存在故障的測試結構存在失效，并獲得失效模型，其中該測試結構包括一器件，該器件結構中存在PN結；S2：將測試結構中的器件結構中的PN結開啟，利用顯微鏡定位到存在PN結導通區域的測試結構組，進而快速定位到目標區域；以及S3：根據失效模型向器件的失效模型對應的端子施加測試信號，獲得對應端子的測試信號的異常發光點，并將倍率逐漸放大，進而鎖定到失效位置。

更進一步的，測試結構中存在PN結的器件為三端開關器件，三端開關器件包括源極、漏極和門極，其中源極和漏極與阱之間形成有所述PN結。

更進一步的，S2中所述顯微鏡為光發射顯微鏡。

更進一步的，S2中將測試結構中的器件結構中的PN結開啟為將源極或漏極與阱之間形成的PN結開啟。

更進一步的，S1中獲得門極到阱的漏電失效模型，在S3中在器件的門極與阱之間施加測試信號，抓取門極到阱異常漏電發光，倍率逐漸放大，鎖定失效位置。

更進一步的，S1中獲得源極到漏極的漏電失效模型，在S3中在器件的源極與漏極之間施加測試信號，抓取源極到漏極異常漏電發光，倍率逐漸放大，鎖定失效位置。

更進一步的，S3為根據失效模型在器件的失效模型對應的端子施加測試信號，在一定的抓取條件下獲得對應端子的測試信號的異常發光點，并將倍率逐漸放大，進而鎖定到失效位置。