CN104215482A - 一种失效分析样品的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种失效分析样品的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、提供一待分析样品，所述待分析样品的一截面设置有集成电路，所述集成电路中设有一凹槽，且该集成电路除凹槽以外部分表面覆盖有一保护层；步骤S2、利用一填充材料将所述凹槽完全填充并将该凹槽所在截面完全覆盖；步骤S3、对所述待分析样品进行研磨，并对所述集成电路进行观测和分析。本发明以去除保护层时保证了良好的均匀性，样品的制备过程简单快速，且成本极低，该样品可以顺利地进行后续失效分析，同时提高了观测效率及准确率，为提高产品良率提供依据。

Description

一种失效分析样品的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体检测领域，确切的说，涉及一种失效分析样品的制备方法。 

背景技术

集成电路制造技术随着摩尔定律而快速向微小化发展，晶片尺寸因集成度提高而不断缩小以增加晶片单位面积的元件数量，生产线上的使用的线宽(critical dimension，CD)已经由微米进入到纳米领域。当器件缩小到一定领域时，需要对制备出的样品进行失效分析以及电路检测等必不可少的步骤，从而为提高产品良率提供依据。 

失效分析中，对样品目标结构做完聚焦离子束截面分析后，有时还需要继续对样品进行去层次，即去除待分析结构上的保护层以便于后续分析。 

目前常规使用的去除层次的方法主要是手动研磨、湿法腐蚀(wet etch)相结合的办法来对保护层进行去除。由于截面分析后样品表面存在凹陷，参照附图1中区域1，湿法腐蚀会通过截面直接腐蚀待分析结构，进而影响后续观测效果。 

由于湿法腐蚀的局限性，只能使用手动研磨法对这一类样品去层次。如图2可见，这类样品在手动研磨法去层次时，由于凹陷附近会较快的磨损，无法获得较好的均匀性，严重时凹陷区域附近的结构会 先露出甚至磨损(如图3所示区域2)，而其他区域的结构上还保留较厚的上层物质(如图3所示区域3)，给制样和后续观测分析带来了很大的困难，甚至造成制样失败。 

发明内容

本发明针对现有技术所提出的问题提供了一种失效分析样品的制备方法，具体方案如下： 

一种失效分析样品的制备方法，其中，包括以下步骤： 

步骤S1、提供一待分析样品，所述待分析样品的一截面设置有集成电路，所述集成电路中设有一凹槽，且该集成电路除凹槽以外部分表面覆盖有一保护层； 

步骤S2、利用一填充材料将所述凹槽完全填充并将该凹槽所在截面完全覆盖； 

步骤S3、对所述待分析样品进行研磨，并对所述集成电路进行观测和分析。 

上述的方法，其中，所述步骤S2包括如下步骤： 

步骤S2a、提供一基板，对所述基板进行加热后，在所述基板上表面点涂一层填充材料并使其完全融化； 

步骤S2b、利用融化后的填充材料所述凹槽完全填充并将该凹槽所在截面完全覆盖； 

步骤S2c、将所述待分析样品置于一冷却台上，以使所述待分析样品位于所述凹槽内以及凹槽所在截面的填充材料冷却凝固。 

上述的方法，其中，所述基板为玻璃材质的载玻片。 

上述的方法，其中，所述填充材料为可塑性材料。 

上述的方法，其中，所述填充材料为热熔胶。 

上述的方法，其中，所述填充材料为透明材料。 

上述的方法，其中，在步骤S3中，利用扫描电子显微镜对所述待分析样品截面进行观测； 

当观测到所述集成电路具有缺陷时，继续对该缺陷做聚焦离子束截面分析。 

上述的方法，其中，对所述待分析样品进行手动研磨以去除所述保护层，使所述集成电路满足所述扫描电子显微镜观测需求。 

上述的方法，其中，所述保护层为二氧化硅介电层和金属互连层。 

在对失效分析样品进行一系列检测之前，先利用以填充材料将该样品截面的凹槽进行填充，之后进行研磨后可均匀地去除保护层，进而可以更加清晰直观的对样品进行观测。本发明样品的制备过程简单快速，且成本极低，该样品可以顺利地进行后续失效分析。 

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。 

图1为待分析样品未经研磨和刻蚀前的示意图； 

图2为待分析样品的凹陷未经填充去层次时，凹陷附近磨损较快的示意图； 

图3为待分析样品进行手动研磨后存在缺陷的示意图； 

图4为本发明一种失效分析样品的制备方法的流程图； 

图5为待分析样品凹槽被热熔胶填充后的扫描电子显微镜观测图； 

图6为对图5所示分析样品进行手动研磨后的扫描电子显微镜观测图； 

图7为本发明利用扫描电子显微镜对图1所示待分析样品扫描发现缺陷的观测图； 

图8为对图7所示样品的缺陷做聚焦离子束分析的观测图。 

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。 

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。 

本发明提供了一种待分析样品制备方法，参照图4所示，具体包括如下步骤： 

步骤S1、提供一待分析样品，待分析样品的一截面设置有集成电路，集成电路表面覆盖有保护层，且集成电路中具有一凹槽，且该保护层不覆盖在凹槽的表面。可参照图1所示，该图为待分析样品未经处理后的电子显微镜的截面示意图，在该截面设置有集成电路，且该截面具有一凹槽1。在本发明中，一个可选但并不局限的实施方式为，上述的保护层为二氧化硅介电层和金属互连层。 

步骤S2、利用一填充材料将凹槽完全填充并将该凹槽所在截面完全覆盖。 

具体的，该步骤S2包括： 

步骤S2a、提供一基板，对基板进行加热后，继续于基板上表面点涂一层填充材料并使其融化。 

在本发明中，先将一玻璃材质的基板(如载玻片)放置在加热台上加温，待温度上升后在基板上点涂一定量的填充材料。优选的，该填充材料为透明的可塑性胶体；进一步优选的，可选用热熔胶作为填充材料。由于热熔胶在常温下为固体，热熔胶加热到一定温度变为能流动且有一定粘性的液体，而冷却后又会由液态转化为固体，进而在后续工艺将待分析样品截面处的凹槽1完全填充，可避免在后续对待分析样品截面进行研磨时，由于凹槽1附近的磨损速率较大从而影响后续的观测和分析。同时选用透明的可塑性胶体，在完成后续研磨并利用扫描电子显微镜观测时，也降低了由于填充材料可能未被完全去除进而影响观测效果。 

步骤S2b、利用融化后的填充材料将凹槽进行填充并将该凹槽所 在截面进行完全覆盖。 

在此步骤中，将待分析样品具有凹槽的截面置于基板上，使用棉签(或其他不会对待分析样品造成物理损伤的工具)的背端按压待分析样品的背面并在基板上来回滑动，使热熔胶充分填充截面分析后的凹槽并均匀覆盖在样品表面。 

步骤S2c、将待分析样品置于一冷却台上，以使待分析样品表面涂覆的填充材料冷却凝固。 

具体的，使用棉签按压样品移动至基板边缘，使样品一端悬空并用镊子夹起样品，并将待分析样品置于一冷却台上，且保证凹槽所在截面朝上，以使待分析样品位于凹槽内以及覆盖于凹槽所在截面的填充材料冷却凝固。 

步骤S3、对待分析样品进行研磨，以去除保护层并对集成电路进行观测和分析。 

具体的，选用手动研磨的方式来对待分析样品具有凹槽的截面进行研磨，由于热熔胶将凹槽充分填充且均匀覆盖在样品截面，因此在研磨时，不会由于凹槽附近的研磨速率较大，从而导致凹槽附近的集成电路早早暴露出来，而其余部分的保护层并没有被充分研磨掉，进而有效的保证了经过研磨后待分析样品截面的均匀性，有利于后续的扫面电子显微镜观测以及对发现的缺陷做聚焦离子束截面分析。 

参照图5和图6所示，图5为待分析样品凹槽被热熔胶填充后的扫描电子显微镜观测图；图6为对图5所示分析样品进行手动研磨后的扫描电子显微镜观测图。根据图6可明显看出，对经本发明处理后 的待分析样品进行研磨后，样品截面比较均匀，同时在凹槽附近并没有出现过度磨损的现象，样品截面暴露出的集成电路形貌非常清晰，在后续进行观测、分析能够很清楚的辨析样品截面各位置处，进而提高检测效果。 

在一个实施例中，本发明可对集成电路中的金属互连线进行缺陷检查，图7为对图6中金属互连线存在的缺陷做聚焦离子束截面分析的观测图，根据图示可较清晰的发现金属互连线上存在电迁移损伤4，因此需要通过聚焦离子束做截面分析，请继续参照图8所示，根据聚焦离子束截面分析可以很清晰的判断缺陷所在，并为工艺改良提供依据。由于通过对样品进行了热熔胶涂覆处理，在进行研磨后使得观测画面更加清晰，进而提升了观测的精确及效率。 

综上所述，由于本发明采用了如上技术方案，在对一截面具有凹槽的样品进行观测分析前，先利用热熔胶将凹槽进行填充并覆盖在样品截面，在后续用研磨方式去除保护层后保证了样品截面具有一平整均匀的表面，进而在后续进行扫描进行观察时，不会由于凹槽附近产生过度磨损已经截面不平整而影响观测效果，导致样品制备失败。本发明所提供的品的制备方法简单快速，且成本极低，该样品可以顺利地进行后续失效分析，同时提高了观测效率及准确率，为提高产品良率提供依据。 

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。 

Claims (9)

1.一种失效分析样品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、提供一待分析样品，所述待分析样品的一截面设置有集成电路，所述集成电路中设有一凹槽，且该集成电路除凹槽以外部分表面覆盖有一保护层；

步骤S2、利用一填充材料将所述凹槽完全填充并将该凹槽所在截面完全覆盖；

步骤S3、对所述待分析样品进行研磨，并对所述集成电路进行观测和分析。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S2a、提供一基板，对所述基板进行加热后，在所述基板上表面点涂一层填充材料并使其完全融化；

步骤S2b、利用融化后的填充材料所述凹槽完全填充并将该凹槽所在截面完全覆盖；

步骤S2c、将所述待分析样品置于一冷却台上，以使所述待分析样品位于所述凹槽内以及凹槽所在截面的填充材料冷却凝固。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基板为玻璃材质的载玻片。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述填充材料为可塑性材料。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述填充材料为热熔胶。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述填充材料为透明材料。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，利用扫描电子显微镜对所述待分析样品截面进行观测；

当观测到所述集成电路具有缺陷时，继续对该缺陷做聚焦离子束截面分析。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述待分析样品进行手动研磨以去除所述保护层，使所述集成电路满足所述扫描电子显微镜观测需求。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护层为二氧化硅介电层和金属互连层。