CN102053098A - 用于定位梳状金属线结构中低阻抗微小缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于定位梳状金属线结构中低阻抗微小缺陷的方法，包括以下步骤：步骤一，通过聚焦粒子束电子显微镜穿孔到接地端，用聚焦粒子束电子显微镜镀金属层将梳状线的一端实现接地；步骤二，将梳状线进行n次等分，每次等分作一次电压衬度检查，而每一次电压衬度都可以将缺陷定位到原区域的二分之一范围内，n次等分后，缺陷会定位在二的n次方分之一的面积范围内，n为正整数；步骤三，在定位出的微小面积内，用扫描电子显微镜进行高加速电压扫描，可观察到被绝缘膜埋住的缺陷。本发明定位速度快，效率高，解决了半导体生产线中有些金属生长刻蚀相关工艺的缺陷找不到的问题，能大量节省人力和扫描电镜的使用机时。
Description
技术领域
本发明涉及到半导体芯片的失效分析定位技术，具体涉及对梳状金属线结构中低阻抗微小缺陷的定位方法。
背景技术
目前，用于定位梳状金属线结构中微小缺陷的方法大致可以分为以下几种：
1.利用光学显微镜观察。其缺陷在于：由于分辨率大于1微米的限制，没法观察到小于1微米的缺陷。
2.用扫描电镜放大观察，分辨率达到几个纳米。其缺陷在于：但由于梳状金属线一般都是至少上千条交错在一起，面积也往往在100微米乘100微米以上，要从中找到小于1微米的缺陷，需要很长时间。
3.光致阻抗变化技术，通过激光加热引起电阻变化，电阻变化引起电流变化或电压变化，这个变化会被设备记录，缺陷处电阻特性往往变化更敏感，从而定位出缺陷位置。其存在的问题是需加电测试，可能损害缺陷的原有形貌，同时技术特点适用于高阻抗缺陷的分析，对低阻抗缺陷是瓶颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于精确定位梳状金属线中微小缺陷的方法，其将深亚微米级缺陷从厘米和毫米级别的区域中定位，从而帮助找到芯片的失效原因和工艺线的不稳定因素，最终实现芯片的高良率和高可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于定位梳状金属线结构中低阻抗微小缺陷的方法，包括以下步骤：步骤一，通过聚焦粒子束电子显微镜穿孔到接地端，用聚焦粒子束电子显微镜镀金属层将梳状线的一端实现接地；步骤二，将梳状线进行n次等分，每次等分作一次电压衬度检查，而每一次电压衬度都可以将缺陷定位到原区域的二分之一范围内，n次等分后，缺陷会定位在二的n次方分之一的面积范围内，n为正整数；步骤三，在定位出的微小面积内，用扫描电子显微镜进行扫描，可观察到被绝缘膜埋住的缺陷。
本发明的有益效果在于：提供了一种精确定位梳状铝线中细微缺陷的方法，其定位速度快，效率高，一方面解决了半导体生产线中有些金属生长刻蚀相关工艺的缺陷找不到的问题，另一方面能大量节省人力和扫描电镜的使用机时。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述步骤一的示意图；
图2是本发明实施例所述步骤二的示意图；
图3是本发明实施例所述步骤三的示意图；
图4是本发明实施例所述有缺陷部分的示意图；
图5是本发明实施例所述找到图4中缺陷的的流程图；
图6是本发明实施例所述步骤的流程图。
具体实施方式
如图6所示本发明包括以下步骤：
步骤一.如图1所示，通过聚焦粒子束电子显微镜FIB穿孔到硅衬底(硅衬底通常就是接地端)，用聚焦粒子束电子显微镜FIB镀铂金属层将梳状线的一端连接到衬底，实现接地。
步骤二.如图2所示，将梳状线进行n次等分，每次等分作一次电压衬度VC检查，而每一次电压衬度VC都可以将缺陷定位到原区域的二分之一范围内，n次等分后，缺陷会定位在二的n次方分之一的面积范围内。
步骤三.如图3所示，在定位出的微小面积内，用30千伏的高加速电压扫描电子显微镜SEM扫描，可将被绝缘膜埋住的缺陷观察到。如图3所示，高加速电压，扫描电子显微镜SEM收集到的信号的深度会更深。
步骤一中所述的聚焦粒子束电子显微镜(Focused Ion Beam，聚焦粒子束电子显微镜FIB)为：用聚焦后的镓正离子束作为入射粒子(或叫一次离子)撞击样品表面，会形成二次离子、二次电子等，再通过收集二次电子成像；常见用途有断面精细切割、成像(包括电压衬度像)、透射电镜制样、线路修复(包括开孔和镀金属层连线)等。本专利用到聚焦粒子束电子显微镜FIB的线路修复和电压衬度成像功能。
步骤二中所述的电压衬度(Voltage Contrast，电压衬度VC)：包括扫描电子显微镜和离子束显微镜都能实现，他们成像时是通过电子探头收集一次粒子入射产生的二次电子。对离子束显微镜，一次正离子入射到样品表面时，会对样品表面会有正电荷积累作用；当样品表面的材料为导体且接地时，入射导致的电荷积累会迅速地导通掉，电子探头能收集到足够多的二次电子，电压衬度VC呈现为亮；当样品表面材料不接地时，无论是导体还是绝缘体或半导体，由于正电荷积累无法释放，产生一定的电势，二次电子会受到样品表面的吸引，因此探头收集的二次电子偏少，导致电压衬度VC呈现为暗。本专利用到该功能
步骤三中所述的扫描电子显微镜(Scanning Electronic Microscope，扫描电子显微镜SEM)：用调制好的一次电子束扫描样品表面，用探头收集包含丰富表面信息的二次电子信号，形成样品的表面图像，放大倍率可达到数十万倍，分辨率达到纳米级；一次电子的加速电压增加时，激发的二次电子包含的信息也越深。本专利用到其大倍率观察性能，以及高加速电压实现获取深度信息的特点。
如图5所示，以寻找图4中的缺陷为例，其中，C1时AA’的中点，C2为AC1的中点，C2’为C1A’的中点
步骤一，实现一条梳状线接地，在其中一条梳状线的端头附近(A点)用聚焦粒子束电子显微镜FIB开孔并露出基板，用聚焦粒子束电子显微镜FIB镀铂金属条连接A点和基板，使这条梳状线AA’实现接地，且电压衬度VC显示为亮，同时由于有缺陷桥连了这几条梳状线，所以BB’的电压衬度VC也为亮。
步骤二，n次对分电压衬度法，将缺陷定位到原区域的二的n次方分之一的面积范围内。以实现将缺陷定位到四分之一范围为例：在C1用聚焦粒子束电子显微镜FIB切断金属线，即AA’也分成两半，此时C1A’由于不再接地，电压衬度VC变为暗，AC1仍为亮，再观察BB’的电压衬度，分亮和暗讨论。若BB’的电压衬度VC亮，表明缺陷在AC1：在C2点切断金属线，对分AC1后观察B’B的电压衬度VC情况，若亮，则缺陷在AC2内，若不亮，则缺陷在C2C1内。这已经实现了缺陷定位到四分之一原区域面积的目的。若BB’的电压衬度VC暗，表明缺陷在C1A’：用聚焦粒子束电子显微镜FIB镀金属铂将切断的C1重新接好，此时AA’和BB’全亮；在C2’点切断金属线，对分C1A’后，观察B’B的电压衬度VC，若亮，则缺陷在C1C2’，若暗，则表明缺陷在C2’A’，这也已经实现了缺陷定位到四分之一原区域面积的目的。
步骤三.高加速电压30千伏扫描电子显微镜SEM扫描2中定位出的小区域，直到找到缺陷。
本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
Claims (5)
1.一种用于定位梳状金属线结构中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，通过聚焦粒子束电子显微镜穿孔到接地端，用聚焦粒子束电子显微镜镀金属层将梳状线的一端实现接地；
步骤二，将梳状线进行n次等分，每次等分作一次电压衬度检查，而每一次电压衬度都可以将缺陷定位到原区域的二分之一范围内，n次等分后，缺陷会定位在二的n次方分之一的面积范围内，n为正整数；
步骤三，在定位出的微小面积内，用扫描电子显微镜进行高加速电压扫描，可观察到被绝缘膜埋住的缺陷。
2.如权利要求1所述的用于定位梳状金属线结构中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在于：所述步骤一当中的接地端为硅衬底，用聚焦粒子束电子显微镜镀金属层将梳状线的一端连接到衬底，实现接地。
3.如权利要求1所述的用于定位梳状金属线结构中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在于：步骤一中所述聚焦粒子束电子显微镜镀金属层为镀铂金属层。
4.如权利要求1所述的用于定位梳状金属线结构中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在于：所述步骤三中，使用30千伏的高加速电压扫描电子显微镜进行扫描。
5.如权利要求1所述的用于定位梳状金属线结构中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在于：所述步骤二中，将金属线选择性对分n次，每次都将缩小缺陷的存在范围将为上一次的二分之一。
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