CN104297667B - 检测晶格位错的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测晶格位错的方法，包含如下步骤：选取失效器件进行电学测试，多次扫描测量其电压‑电流曲线，观察多次扫描得到的电压‑电流曲线有无逐渐变大或变小的情况；对失效器件进行烘烤，重新多次测量其电压‑电流曲线，观察有无逐渐变大或变小的情况；对于确定电压‑电流曲线发生变化的器件，进行微光显微镜定位，进一步缩小位错的范围；将器件进行研磨，用聚焦离子束进行切割，物理解析制样形成透射电子显微镜样品；采用常规透射电子显微镜观察方式进行位错观察，获得位错像。上述方法通过电学分析到物理分析的流程，分析位错并找出位错的位置，提高集成电路器件失效分析的效率，降低成本。

Description

检测晶格位错的方法
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域，特别是指一种集成电路失效分析中，检测晶格位错的方法。
背景技术
在集成电路芯片的制作过程中，由于温度不均、晶格不匹配、掺杂、淀积等过程中出现的应力，导致在芯片内部出现位错。所谓位错，是指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。如图1所示，为典型的位错容易产生的位置，如浅槽隔离结构边角局部应力形成的位错、合金和硅之间形成的位错、高能离子注入引起的晶格位错、钛/氮化钛与硅接触形成的位错等。位错同样会引起电学失效，由于需要对器件失效的成因进行失效分析，很多时候很难预先知道是否是位错导致，以及较难通过物理解析的方式找到位错位置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种检测晶格位错的方法，快速分析实效器件是否发生位错，并找到发生位错的位置。
为解决上述问题，本发明所述的检测晶格位错的方法，包含如下步骤：
第一步，选取失效器件进行电学测试，多次扫描测量其电压-电流曲线，观察多次扫描得到的电压-电流曲线有无逐渐变大或变小的情况；
第二步，对失效器件进行烘烤，重新多次测量其电压-电流曲线，观察有无逐渐变大或变小的情况；
第三步，对于确定电压-电流曲线发生变化的器件，进行微光显微镜定位，进一步缩小位错的范围；
第四步，将器件进行研磨，用聚焦离子束进行切割，物理解析制样形成透射电子显微镜样品；
第五步，采用普通透射电子显微镜观察方式进行位错观察，获得位错像。
进一步地，所述第一步的失效器件，若为无法测量电压-电流曲线的存储管，则多次读取存储管的电流，对电流的变化进行检测。
进一步地，所述第三步，若位错的怀疑区域已经很小，则省略本步骤。
进一步地，所述第四步，研磨至器件的接触孔，或者若为MOS器件则研磨至多晶硅栅；制作的样品长度为10～20微米，厚度为200～300纳米。
本发明所述的检测晶格位错的方法，通过上述几个步骤，从电学分析到物理分析，判断是否发生晶格位错以及发生晶格位错的位置，提高器件失效分析的效率。
附图说明
图1是容易发生位错的位置示例。
图2是多次扫描得到的电压-电流曲线。
图3是微光显微镜定位示意图。
图4是透射电镜制样示意图。
图5是找到位错发生位置示意图。
图6是本发明检测晶格位错方法流程图。
具体实施方式
本发明所述的检测晶格位错的方法，包含如下步骤：
第一步，选取失效器件进行电学测试，如MOS管、二极管、三极管、存储管等。多次扫描测量其电压-电流曲线。若为无法测量电压-电流曲线的存储管，则多次读取存储管的电流，对电流的变化进行检测。观察多次扫描得到的电压-电流曲线(存储管为电流曲线，下同)有无逐渐变大或变小的情况，如图2所示的电压-电流曲线，是以一个pLDMOS Idss失效分析为例，扫描多次测量得到的曲线均不同，发生了变化。
第二步，对失效器件进行烘烤，重新多次测量其电压-电流曲线，观察有无逐渐变大或变小的情况。本步骤的目的是为了排除氧化层陷阱所带来的影响，因为氧化层缺陷也可能导致上述的电压-电流曲线的变化，烘烤之后若器件或存储管的曲线没有恶化的迹象，则基本排除氧化层缺陷的干扰。
第三步，对于确定电压-电流曲线发生变化的器件，进行微光显微镜定位，进一步缩小位错的范围，如图3所示。如果怀疑区域已经足够小，可省略本步骤，直接进入下一步。
第四步，将器件进行研磨，研磨至接触孔(MOS管为多晶硅栅)，再用聚焦离子束进行切割，物理解析制样形成透射电子显微镜样品。如图4所示，制作的样品长度为10～20微米，厚度为200～300纳米，厚度一般为普通样品的一至两倍。
第五步，采用常规透射电子显微镜观察方式进行位错观察，获得位错像。如图5所示，是通过前述步骤得到的pLDMOS的位错像，找到了图中虚线圈注处发生了位错。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种检测晶格位错的方法，其特征在于：包含如下步骤：
第一步，选取失效器件进行电学测试，多次扫描测量其电压-电流曲线，观察多次扫描得到的电压-电流曲线有无逐渐变大或变小的情况；
第二步，对失效器件进行烘烤，重新多次测量其电压-电流曲线，观察有无逐渐变大或变小的情况；
第三步，对于确定电压-电流曲线发生变化的器件，进行微光显微镜定位，进一步缩小位错的范围；
第四步，将器件进行研磨，用聚焦离子束进行切割，物理解析制样形成透射电子显微镜样品；
第五步，采用透射电子显微镜观察方式进行位错观察，获得位错像。
2.如权利要求1所述的检测晶格位错的方法，其特征在于：所述第一步的失效器件，若为无法测量电压-电流曲线的存储管，则多次读取存储管的电流，对电流的变化进行检测。
3.如权利要求1所述的检测晶格位错的方法，其特征在于：所述第三步，若位错的怀疑区域已经很小，则省略本步骤。
4.如权利要求1所述的检测晶格位错的方法，其特征在于：所述第四步，研磨至器件的接触孔，若为MOS器件则研磨至多晶硅栅极；制作的样品长度为10～20微米，厚度为200～300纳米。
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