CN102044406B

CN102044406B - 检测样品的处理方法

Info

Publication number: CN102044406B
Application number: CN200910197363A
Authority: CN
Inventors: 陈强; 郭志蓉
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2029-10-19
Also published as: CN102044406A

Abstract

本发明提供了一种检测样品的处理方法，该处理方法包括如下步骤：提供检测样品；在所述检测样品表面覆盖有机薄膜。该处理方法简单实用，成本低，可有效的避免检测样品与空气中的氧气接触而发生氧化反应，确保检测样品的品质。

Description

检测样品的处理方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种检测样品的处理方法。

背景技术

在集成电路的制作过程中，各种工艺的因素常常是环环相扣的，也就是说，前一个工艺步骤所产生的缺陷常常在下一个工艺中也产生相对的缺陷，以至于造成最后产品成品率上的问题。因此，能实时地对已产生的缺陷做出分析，找出缺陷发生的原因，并加以排除，便成为产品的品质保证的核心能力之一。而随着半导体器件的尺寸的不断缩小，由半导体工艺所引发并足以对成品率产生影响的缺陷尺寸亦不断的微小化。在这种趋势之下，要对这些微小的缺陷作精确的横切面分析已经变得越来越困难，因此各种显微镜及失效分析技术不断的产生，以期能通过样品制备方法的改良，分析仪器精密度的提升、以及分析仪器与分析原理的交互运用等措施来克服这个问题。

其中，半导体器件的失效分析过程是反馈过程，通过对设计和制造后的半导体器件进行失效分析，可以发现和纠正缺陷以解决缺陷产生的问题，因此，半导体器件的失效分析对于提高产率、改善工艺技术的可靠性和稳定性是非常重要的。

一般来说，要进行金属互连线分析的检测样品通常包括半导体衬底、形成于所述半导体衬底上的中间介质层以及形成于所述中间介质层中的金属互连线。而由于铜互连线可以减小互联阻抗，降低功耗和成本，提高芯片的集成度、器件密度和时钟频率，因此，目前普遍采用铜互连线作为金属互连线。然而，铜是一种在潮湿的空气中易与氧气发生化学反应的金属，一旦铜与氧气发生氧化反应生成铜的氧化物，则极易导致检测样品内部的电路短路或开路，影响器件的电学性能，而无法进行准确的失效分析。

目前，业界通常的做法是在检测样品制作完成后，马上进行失效分析，在进行失效分析后，即利用化学机械研磨的方法去除半导体衬底上的中间介质层以及金属互连线。但是，上述处理方法存在以下两个问题。首先，在检测样品制作完成后，如果由于一些因素的影响，导致操作人员不能立刻进行失效分析过程，而在这个期间内，铜互连线极有可能发生反应，而导致无法进行失效分析。其次，检测样品制作完成后，一般不仅仅是进行一次失效分析，往往需要反复多次的失效分析，而一旦将金属互连线去除后，则无法针对一个检测样品的金属互连线进行多次测量。

业界还采用另外一种方法来处理所述检测样品，即将具有金属互连线的检测样品保存在氮气柜中，以避免铜互连线与空气中的氧气和水分接触，防止铜与氧气发生化学反应，然而，这种检测样品的处理方法虽然可以较好的解决铜氧化的问题，但是成本却非常高，不仅需要购置氮气柜存放检测样品，并且需要向氮气柜内不间断的通入氮气。

因此，提供一种成本低、但却可有效的避免检测样品与空气接触而发生氧化反应的处理方法，是十分必要的。

发明内容

本发明提供一种检测样品的处理方法，该处理方法简单实用，成本低，可有效的避免检测样品与空气接触而发生氧化反应，确保检测样品的品质，有利于检测样品进行准确的失效分析。

为解决上述技术问题，本发明提供一种检测样品的处理方法，包括如下步骤：提供检测样品；以及在所述检测样品表面覆盖有机薄膜。

可选的，所述有机薄膜是醋酸纤维素薄膜。

可选的，所述检测样品包括：半导体衬底、形成于所述半导体衬底上的中间介质层以及形成于所述中间介质层中的金属互连线。

可选的，所述金属互连线是铜互连线。

可选的，所述检测样品表面包括所述中间介质层表面以及金属互连线表面。

可选的，在所述检测样品表面覆盖有机薄膜之前，还包括：在所述检测样品表面涂覆丙酮。

可选的，所述有机薄膜的厚度是20～25um。

可选的，所述中间介质层的材质是二氧化硅。

可选的，所述中间介质层的材质是氮化硅。

可选的，在所述检测样品表面覆盖有机薄膜后，还包括：将所述检测样品放置于干燥箱内干燥。

与现有技术相比，本发明提供的检测样品的处理方法具有以下优点：

1、本发明通过在所述检测样品表面覆盖有机薄膜，可有效的阻止检测样品与空气接触而发生氧化反应，确保检测样品的品质，有利于检测样品进行准确的失效分析。

2、所述有机薄膜是醋酸纤维素薄膜，该醋酸纤维素薄膜的价格低廉，可节约生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的检测样品的处理方法的流程图；

图2是未覆盖有机薄膜的检测样品放置46小时后获取的示意图；

图3是覆盖有机薄膜的检测样品放置46小时后获取的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会是本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在半导体器件的大规模生产中，用于改善工艺技术的可靠性和稳定性的过程包括设计半导体器件、制造半导体器件的样品和测试所述样品的步骤。其中，半导体器件的失效分析是反馈过程，通过对设计和制造后的半导体器件进行失效分析，可以发现和纠正缺陷以解决缺陷产生的问题，因此，半导体器件的失效分析对于提高产率、改善工艺技术的可靠性和稳定性是非常重要的。

然而，对于要进行金属互连线分析的检测样品而言，由于检测样品的金属互连线易与空气中的氧气发生氧化反应，而导致检测样品内部的电路短路或开路，影响器件的电学性能，进而导致无法进行准确的失效分析。

本发明的核心思想在于，提供一种检测样品的处理方法，该处理方法通过在检测样品表面覆盖有机薄膜，可有效的阻止检测样品与空气接触而发生氧化反应，该处理方法简单实用，成本低，可有效的避免检测样品与空气接触而发生氧化反应，确保检测样品的品质，有利于检测样品进行准确的失效分析。

请参考图1，其是本发明实施例提供的检测样品的处理方法的流程图，结合该图，该方法包括如下步骤：

步骤S1，提供检测样品。

在本发明的一个具体实施例中，所述检测样品包括：半导体衬底、形成于所述半导体衬底上的中间介质层以及形成于所述中间介质层中的金属互连线。

优选的，所述金属互连线是铜互连线。与铝互连线相比，所述铜互连线可减小互联阻抗，降低功耗和成本，提高芯片的集成度、器件密度和时钟频率。

其中，所述中间介质层可起到绝缘隔离作用，所述中间介质层的材质可以是二氧化硅。当然，在本发明的另一个具体实施例中，所述中间介质层的材质也可以是氮化硅。

根据进行失效分析的仪器的要求，所述检测样品的形状和尺寸也会有所不同。例如，所述检测样品可以是被切割成薄片状的结构，所述检测样品的长度可以为2～25mm，所述检测样品的宽度可以为2～20mm，所述检测样品的厚度可以为200～700um。

需要说明的是，由于本发明主要涉及检测样品的处理方法，即确保检测样品在保存过程中不会受到损耗，所以对检测样品的制备方法不予详细介绍，但是本领域技术人员对此应是知晓的。

步骤S2，在所述检测样品表面覆盖有机薄膜。

在本发明的一个具体实施例中，所述有机薄膜可以是醋酸纤维素薄膜。所述醋酸纤维薄膜是一种较为常见的材料，其成本低廉，但却可以有效的避免检测样品中的铜互连线与空气中的氧气反应，即使长时间存放，也可确保检测样品的品质。当然，在本发明的其它具体实施例中，所述有机薄膜还可以是其它可有效的隔绝检测样品与空气的薄膜。

在本发明的一个具体实施例中，可将所述有机薄膜覆盖在所述中间介质层表面以及所述金属互连线表面，以阻止所述金属互连线与空气中的氧气反应。并且，所述有机薄膜不会与所述中间介质层以及金属互连线发生反应，因此并不会损害所述检测样品，可确保所述检测样品的品质。

具体的说，所述有机薄膜的厚度是20～25um，所述有机薄膜的长度及宽度与所述检测样品相匹配，例如，所述有机薄膜的长度可以为2～25mm，所述有机薄膜的宽度可以为2～20mm。也就是说，每一个检测样品仅需要少量的有机薄膜即可覆盖整个检测样品的表面，成本非常低。

在本发明的一个具体实施例中，在所述检测样品表面覆盖有机薄膜之前，还包括在所述检测样品表面涂覆丙酮的步骤。也就是说，可利用丙酮将所述有机薄膜覆盖在所述中间介质层以及金属互连线上。详细的，由于所述醋酸纤维素薄膜可以溶于丙酮溶剂内，因此可在检测样品表面滴上丙酮，并将醋酸纤维素薄膜覆盖在表面布满丙酮的检测样品表面，所述醋酸纤维素薄膜部分溶于丙酮后，即可牢牢的粘附在检测样品表面，检测样品与醋酸纤维素薄膜之间没有任何缝隙，因此检测样品表面的铜互连线无法与空气中的氧气发生反应，并且丙酮不会对检测样品表面造成任何损害，进而确保了检测样品的品质。本发明实施例所提供的处理方法进行检测样品处理的过程简单方便、易操作。

较佳的，在所述检测样品表面覆盖有机薄膜之后，可以将所述检测样品放置于干燥箱内干燥，所述干燥箱内的湿度较低，可确保丙酮溶剂快速的挥发，使得所述有机薄膜变硬。当需要进行失效分析时，可将所述检测样品表面的有机薄膜撕掉，由于所述有机薄膜不会对检测样品造成损害，确保检测样品的品质，有利于失效分析的顺利进行。

具体请参考图2至图3，其中，图2是未覆盖有机薄膜的检测样品放置46小时后获取的示意图，图3是覆盖有机薄膜的检测样品放置46小时后获取的示意图。上述图2和图3均是利用扫描电子显微镜获取。

如图2所示，检测样品20上未覆盖有机薄膜，而直接在空气中放置了46小时，可以明显看出，检测样品20的金属互连线的多处区域(图中虚线所示区域)发生了氧化反应，这将导致检测样品20内部的电路短路或开路，影响失效分析的结果。

如图3所示，检测样品30是利用本发明实施例提供的处理方法进行处理过的，即在检测样品30的表面覆盖了有机薄膜后，再放置46小时，此时，撕下检测样品30表面的有机薄膜，即可发现，检测样品30的表面均完好无损，确保了检测样品30的品质，有利于后续的失效分析过程正常进行。

综上所述，本发明提供了一种检测样品的处理方法，该方法包括如下步骤：提供检测样品；以及在所述检测样品表面覆盖有机薄膜。该方法简单实用，成本低，可有效的避免检测样品与空气接触而发生氧化反应，确保检测样品的品质，有利于检测样品进行准确的失效分析。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种检测样品的处理方法，包括：

提供检测样品，所述检测样品包括：半导体衬底、形成于所述半导体衬底上的中间介质层以及形成于所述中间介质层中的金属互连线，所述金属互连线是铜互连线；

在所述检测样品表面涂覆丙酮，所述检测样品表面包括所述中间介质层表面以及所述金属互连线表面；

在所述检测样品表面覆盖有机薄膜，所述有机薄膜是醋酸纤维素薄膜。

2.如权利要求1所述的检测样品的处理方法，其特征在于，所述有机薄膜的厚度是20～25um。

3.如权利要求1所述的检测样品的处理方法，其特征在于，所述中间介质层的材质是二氧化硅。

4.如权利要求1所述的检测样品的处理方法，其特征在于，所述中间介质层的材质是氮化硅。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的检测样品的处理方法，其特征在于，在所述检测样品表面覆盖有机薄膜后，还包括：将所述检测样品放置于干燥箱内干燥。