CN106546894B - 一种重离子微束定位方法及用于该方法的芯片 - Google Patents

一种重离子微束定位方法及用于该方法的芯片 Download PDF

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本发明属于重离子微束辐照技术领域,具体涉及一种重离子微束定位方法及用于该方法的芯片。包括在芯片内设定一个具有至少一对竖直边缘、水平边缘的定位测试电路,定位测试电路的边缘内部为敏感区域,重离子微束入射到敏感区域都能够产生单粒子瞬态脉冲信号;所述方法包括:通过放大设备确定定位测试电路的位置;使其位于重离子微束的束斑附近;分别使定位测试电路的竖直边缘和水平边缘通过束斑;得到X轴方向、Y轴方向的脉冲计数与位置图像;得到坐标(X0,Y0),根据芯片上的其他待测位置相对于定位测试电路的位置为(ΔX,ΔY)得到其他待测位置的坐标(X0+ΔX,Y0+ΔY)。该方法的优点是减少定位步骤和误差,对其他待测位置定位快速、精确。

Description

一种重离子微束定位方法及用于该方法的芯片
技术领域
本发明属于重离子微束辐照技术领域,具体涉及一种重离子微束定位方法及用于该方法的芯片。
背景技术
利用重离子微束可以对微电子器件芯片内不同位置进行辐照,结合电荷或单粒子效应测试手段可以获得芯片内敏感区域分布,并且结合芯片电路设计和剖面结构,有助于对芯片单粒子效应机理进行深入研究。因此重离子微束是微电子器件单粒子效应机理研究的有效技术手段。
精确定位是重离子微束辐照技术的关键技术之一。目前普遍采用显微镜进行定位,即辐照前先用显微镜观察芯片上待辐照位置,然后将显微镜避开重离子微束的束流后进行辐照。因为过程中涉及到针孔平台、样品平台的X、Y、Z方向移动,因此预定的辐照位置与实际辐照位置之间存在一定差距。重离子微束实验中通常采用扩大辐照范围、进行扫描辐照的方法来克服这一问题,但是因为对单个位置的辐照时间长,这使得实验效率有所降低。(针孔平台是用来安装针孔装置,“重离子微束”通过“针孔装置”能够形成辐照操作所需的“束斑”。)
发明内容
针对目前重离子微束在微电子器件芯片内不同位置进行辐照所存在的弊端,本发明的目的是提供一种能够快速、精确地对芯片内的多个待测点进行定位的方法。
为达到以上目的,本发明采用的技术方案是一种重离子微束定位方法,用于重离子微束对微电子器件的芯片内不同位置的定位,其中,在所述芯片内选定或设置一个电路作为定位测试电路,所述定位测试电路具有至少一对相互垂直的竖直边缘、水平边缘,所述竖直边缘、水平边缘围绕的定位测试电路的内部为敏感区域,所述重离子微束的每个束流离子入射到所述敏感区域都能够在所述定位测试电路内产生单粒子瞬态脉冲信号,所述重离子微束定位方法包括如下步骤:
(S1)通过放大设备确定所述芯片上的所述定位测试电路的位置;
(S2)调整所述芯片的位置,使所述定位测试电路靠近所述重离子微束的束斑的位置;
(S3)沿X轴方向移动所述芯片,使所述束斑沿X轴方向通过所述竖直边缘直至完全进入所述敏感区域内,记录所述定位测试电路内产生的单粒子瞬态脉冲信号的脉冲计数,得到X轴方向的脉冲计数与位置图像;
(S4)根据公式X0=X1+(X2-X1)/2得到坐标X0,所述X1为所述竖直边缘沿X轴方向进入所述束斑时得到的脉冲计数的X轴坐标,所述X2为所述束斑沿X轴方向完全进入所述敏感区域时得到的脉冲计数的X轴坐标,所述X0为所述竖直边缘位于所述束斑的中心点时的X轴坐标;
(S5)沿Y轴方向移动所述芯片,使所述束斑沿Y轴方向通过所述水平边缘直至完全进入所述敏感区域内,记录所述定位测试电路内产生的单粒子瞬态脉冲信号的脉冲计数,得到Y轴方向的脉冲计数与位置图像;
(S6)根据公式Y0=Y1+(Y2-Y1)/2得到坐标Y0,所述Y1为所述水平边缘沿Y轴方向进入所述束斑时得到的脉冲计数的Y轴坐标,所述Y2为所述束斑沿Y轴方向完全进入所述敏感区域时得到的脉冲计数的Y轴坐标,所述Y0为所述水平边缘位于所述束斑的中心点时的Y轴坐标;
(S7)根据所述芯片上的其他待测位置相对于所述定位测试电路的位置为(ΔX,ΔY),对所述芯片上的其他待测位置的坐标进行修正,修正后的其他待测位置的坐标为(X0+ΔX,Y0+ΔY)。
进一步,步骤(S2)之前还包括使所述放大设备避开所述重离子微束的位置,开启所述重离子微束进行辐照。
为达到以上目的,本发明还公开了一种用于上述重离子微束定位方法的芯片,所述芯片能够配合所述重离子微束对所述芯片内不同位置进行定位,其中在所述芯片内设置一个定位测试电路,所述定位测试电路具有敏感区域,所述重离子微束的每个束流离子入射到所述敏感区域时所述定位测试电路都能够产生单粒子瞬态脉冲信号。
进一步,所述定位测试电路具有至少一对相互垂直的竖直边缘、水平边缘。
更进一步,所述敏感区域位于所述竖直边缘、水平边缘围绕的定位测试电路的内部。
进一步,所述单粒子瞬态脉冲信号可以通过所述芯片的外部管脚测得。
本发明的有益效果在于:
1.略去了现有技术中针孔平台移动以及样品平台Z轴方向的移动的步骤,减少了这些平台移动带来的误差,定位快速、精确。
2.通过一个定位测试电路的位置坐标即可准确获得其他各个待测点的坐标,方便对同一芯片中的多个待测点的快速、精确定位。
附图说明
图1是适用于本发明具体实施方式中所述重离子微束定位方法的芯片的示意图;
图2是本发明具体实施方式中所述定位测试电路沿X轴方向穿过所述束斑的示意图;
图3是本发明具体实施方式中所述束斑沿X轴方向扫描通过定位测试电路的竖直边缘直至完全进入定位测试电路的敏感区域后得到的X轴方向的脉冲计数与位置图像;
图4是本发明实施例中所采用的65纳米工艺芯片的示意图;
图5是本发明实施例中所采用的65纳米工艺芯片的定位测试电路的X轴方向的脉冲计数与位置图像;
图6是本发明实施例中所采用的65纳米工艺芯片的定位测试电路的Y轴方向的脉冲计数与位置图像;
图7是本发明实施例中所采用的65纳米工艺芯片上三处待测位置的示意图;
图8是本发明实施例中对65纳米工艺芯片的1#点的辐照结果的脉冲计数图;
图9是本发明实施例中对65纳米工艺芯片的2#点的辐照结果的脉冲计数图;
图10是本发明实施例中对65纳米工艺芯片的3#点的辐照结果的脉冲计数图;
图中:1-束斑,2-定位测试电路,3-芯片,4-竖直边缘,5-水平边缘,6-65纳米工艺芯片,7-反相器链。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
本发明提供的一种重离子微束定位方法,用于重离子微束对微电子器件的芯片(纳米集成电路)内不同位置的定位,其中,如图1所示,在芯片3内选定或设置一个电路作为定位测试电路2;定位测试电路2具有至少一对相互垂直的竖直边缘4、水平边缘5(相互垂直的边缘不一定要相交),竖直边缘4、水平边缘5需要平直,不能有突出、弯曲等情况;竖直边缘4和水平边缘5所围绕的定位测试电路2的内部为敏感区域,重离子微束的每个束流离子入射到敏感区域都能够在定位测试电路2内产生单粒子瞬态脉冲信号,脉冲信号可以通过芯片3的外部管脚测得。如果芯片3中具有满足上述条件、能够作为“定位测试电路2”的电路(如“pn结”、“反相器链”等),则可以直接选定其作为“定位测试电路2”;如果没有则需要在芯片3中专门设置一个满足上述条件的电路作为“定位测试电路2”。
重离子微束定位方法包括如下步骤:
步骤S1,将芯片放置在样品平台上(样品平台可以在X、Y轴方向移动),通过放大设备确定芯片3上的定位测试电路2的位置(这个位置是大致位置,精度交底,通过放大设备来快速的对这个大致位置进行定位,是为了提高定位操作的速度);
还包括使放大设备避开(产生)重离子微束的位置,随后开启重离子微束进行辐照(重离子微束开启后,在芯片3上产生束斑1,辐照过程中重离子微束并不发生移动),在本实施例中放大设备为显微镜,芯片3放置在样品平台上。
步骤S2,调整芯片3的位置(通过样品平台的移动来实现),使定位测试电路2靠近重离子微束的束斑1的位置;
步骤S3,如图2所示,沿X轴方向水平移动芯片3(通过样品平台的缓慢移动来实现),使束斑1沿X轴方向通过竖直边缘4直至完全进入定位测试电路2的敏感区域内,记录定位测试电路2内产生的单粒子瞬态脉冲信号的脉冲计数,得到X轴方向的脉冲计数与位置图像(如图3所示,图中X2点位之后的“计数”表示束斑1完全进入定位测试电路2的敏感区域内后,定位测试电路2产生的脉冲计数的数值变化幅度较小,基本处于同一数值高度);
步骤S4,根据公式X0=X1+(X2-X1)/2得到坐标X0,X1为竖直边缘4进入束斑1时得到的脉冲计数的X轴坐标,X2为束斑1沿X轴方向完全进入敏感区域时得到的脉冲计数的X轴坐标,X0为定位测试电路2的竖直边缘4位于束斑1的中心点时的X轴坐标;
步骤S5,沿Y轴方向移动芯片3,使束斑1沿Y轴方向通过水平边缘5直至完全进入定位测试电路2的敏感区域内,记录定位测试电路2内产生的单粒子瞬态脉冲信号的脉冲计数,得到Y轴方向的脉冲计数与位置图像;
步骤S6,根据公式Y0=Y1+(Y2-Y1)/2得到坐标Y0,Y1为水平边缘5进入束斑1时得到的脉冲计数的Y轴坐标,Y2为束斑1沿Y轴方向完全进入敏感区域时得到的脉冲计数的Y轴坐标,Y0为定位测试电路2的水平边缘5位于束斑1的中心点时的Y轴坐标;
步骤S7,根据芯片3上的其他待测位置相对于定位测试电路2的位置为ΔX,ΔY,对芯片3上的其他待测位置的坐标进行修正,修正后的其他待测位置的坐标为(X0+ΔX,Y0+ΔY)。
当需要对芯片3上的其他待测位置进行辐照操作时,将样品平台按照坐标(X0+ΔX,Y0+ΔY)定位后即可进行辐照操作。
束斑1在定位测试电路2上的辐照范围一般为15×15μm,根据实际情况可进行调整,扩大或缩小辐照范围。
为了配合重离子微束定位方法,本发明还公开了一种用于上述重离子微束定位方法的芯片(如图1所示),芯片3能够配合重离子微束对芯片3内不同位置进行定位,其中在芯片3内设置一个定位测试电路2,定位测试电路2具有敏感区域,重离子微束的每个束流离子入射到敏感区域时定位测试电路2都能够产生单粒子瞬态脉冲信号。
定位测试电路2具有至少一对相互垂直的竖直边缘4、水平边缘5。
敏感区域位于竖直边缘4和水平边缘5围绕的定位测试电路2的内部。
定位测试电路2产生的单粒子瞬态脉冲信号可以通过芯片3的外部管脚测得。
最后,通过实施例来说明本发明所提供的重离子微束定位方法以及用于重离子微束定位方法的芯片在实际的辐照操作中的定位操作。
本实施例采用65纳米工艺芯片6为例(见图4),采用芯片内的反相器链7作为定位测试电路,反相器链7的边缘尺寸为40μm×3μm。将65纳米工艺芯片6设置在样品平台上,根据65纳米工艺芯片6的版图位置分布,通过显微镜观察后,确定反相器链7的位置,并通过移动样品平台将反相器链7的竖直边缘(图4中反相器链7的左边缘)设置在重离子微束的束斑位置附近,移开显微镜,开启重离子微束,通过移动样品平台,使得反相器链7的竖直边缘水平移动穿过重离子微束的束斑,直至束斑完全进入反相器链7的敏感区域,并得到相应的X轴方向的脉冲计数与位置图像(如图5所示),取图5中A1、A2两点的X轴位置数据,根据公式X0=X1+(X2-X1)/2,得到反相器链7的竖直边缘位于束斑中心时的X轴坐标为“-8.70mm”,具体计算过程如下:
A1点坐标为-8.703mm,A2点坐标为-8.698mm,
则(A2-A1)/2=0.0025(mm),因精确度取到微米,所以取0.003mm,
则A1+(A2-A1)/2=-8.700(mm)。
根据同样的方式,取图6中A3、A4两点的Y轴位置数据,根据公式Y0=Y1+(Y2-Y1)/2,得到反相器链7的水平边缘(图4中反相器链7的上边缘)位于束斑中心时的Y轴坐标为“6.585mm”,具体计算过程如下:
A3坐标值为6.581mm,A4坐标值为6.588mm,
则(A4-A3)/2=0.0035(mm),因精确度取到微米,所以取0.004mm,则A3+(A4-A3)/2=6.585(mm)。
在得到定位测试电路(反相器链7)的坐标(-8.70,6.585)mm的基础上,需要对65纳米工艺芯片6上3个其他位置进行辐照操作。
待辐照位置分别是:图7中1#(NMOS晶体管漏区)、2#(NMOS晶体管与PMOS晶体管中间区域)、3#(PMOS晶体管漏区)三个点。根据这三个点与定位测试电路(反相器链7)之间的相对距离,通过公式(X0+ΔX,Y0+ΔY)计算得到三个点的坐标分别为(-8.655,6.584)mm、(-8.655,6.582)mm、(-8.655,6.581)mm。
通过缓慢移动样品平台,使得65纳米工艺芯片6分别到达以上三个坐标,即可使束斑对准这三个待辐照点,进行辐照操作。
1#、2#、3#三个点的辐照的预期结果:辐照1#位置时产生的单粒子瞬态脉冲宽度约为120-200ps,辐照3#位置时产生的单粒子瞬态脉冲宽度约为240-300ps,而辐照2#区域时因为束斑覆盖两种晶体管,因此会产生上述两种宽度的单粒子瞬态脉冲。
1#、2#、3#三个点的辐照的实际结果如图8、9、10所示,辐照1#位置时产生单粒子瞬态脉冲宽度峰位于160ps。辐照3#区域时产生的单粒子瞬态脉冲宽度峰为280ps,而辐照2#区域时有两个峰,分别是200ps和280ps,结果与上述预期一致,说明束斑实际辐照位置与预期位置一致,利用定位测试电路(反相器链7)进行定位是准确的。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例,本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式,同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (4)

1.一种重离子微束定位方法,用于重离子微束对微电子器件的芯片内不同位置的定位,其特征是:在所述芯片(3)内选定或设置一个电路作为定位测试电路(2),所述定位测试电路(2)具有至少一对相互垂直的竖直边缘(4)、水平边缘(5),所述竖直边缘(4)、水平边缘(5)围绕的定位测试电路(2)的内部为敏感区域,所述重离子微束的每个束流离子入射到所述敏感区域都能够在所述定位测试电路(2)内产生单粒子瞬态脉冲信号,所述重离子微束定位方法包括如下步骤:
(S1)通过放大设备确定所述芯片(3)上的所述定位测试电路(2)的位置;
(S2)调整所述芯片(3)的位置,使所述定位测试电路(2)靠近所述重离子微束的束斑(1)的位置;
(S3)沿X轴方向移动所述芯片(3),使所述束斑(1)沿X轴方向通过所述竖直边缘(4)直至完全进入所述敏感区域内,记录所述定位测试电路(2)内产生的单粒子瞬态脉冲信号的脉冲计数,得到X轴方向的脉冲计数与位置图像;
(S4)根据公式X0=X1+(X2-X1)/2得到坐标X0,所述X1为所述竖直边缘(4)沿X轴方向进入所述束斑(1)时得到的脉冲计数的X轴坐标,所述X2为所述束斑(1)沿X轴方向完全进入所述敏感区域时得到的脉冲计数的X轴坐标,所述X0为所述竖直边缘(4)位于所述束斑(1)的中心点时的X轴坐标;
(S5)沿Y轴方向移动所述芯片(3),使所述束斑(1)沿Y轴方向通过所述水平边缘(5)直至完全进入所述敏感区域内,记录所述定位测试电路(2)内产生的单粒子瞬态脉冲信号的脉冲计数,得到Y轴方向的脉冲计数与位置图像;
(S6)根据公式Y0=Y1+(Y2-Y1)/2得到坐标Y0,所述Y1为所述水平边缘(5)沿Y轴方向进入所述束斑(1)时得到的脉冲计数的Y轴坐标,所述Y2为所述束斑(1)沿Y轴方向完全进入所述敏感区域时得到的脉冲计数的Y轴坐标,所述Y0为所述水平边缘(5)位于所述束斑(1)的中心点时的Y轴坐标;
(S7)根据所述芯片(3)上的其他待测位置相对于所述定位测试电路(2)的位置为(ΔX,ΔY),对所述芯片(3)上的其他待测位置的坐标进行修正,修正后的其他待测位置的坐标为(X0+ΔX,Y0+ΔY)。
2.如权利要求1所述的方法,其特征是:步骤(S2)之前还包括使所述放大设备避开所述重离子微束的位置,开启所述重离子微束进行辐照。
3.一种用于如权利要求1或2所述方法的芯片,所述芯片(3)能够配合所述重离子微束对所述芯片(3)内不同位置进行定位,其特征是:在所述芯片(3)内设置一个定位测试电路(2),所述定位测试电路(2)具有敏感区域,所述重离子微束的每个束流离子入射到所述敏感区域时所述定位测试电路(2)都能够产生单粒子瞬态脉冲信号。
4.如权利要求3所述的芯片,其特征是:所述单粒子瞬态脉冲信号可以通过所述芯片(3)的外部管脚测得。
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