CN108831843B - 漏电测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种漏电测试方法，包括：提供一测试样品，所述待测试样品包括绝缘层，所述绝缘层内形成有漏电测试结构，所述漏电测试结构包括：第一梳状金属线、第二梳状金属线，所述第一梳状金属线包括多个平行排列的第一梳齿金属线，所述第二梳状金属线包括多个平行排列的第二梳齿金属线，所述第一梳齿金属线与所述第二梳齿金属线相互间隔平行排列；刻蚀所述测试样品，在所述测试样品内形成一凹槽，所述凹槽的一侧侧壁至少暴露出所述多个第一梳齿金属线的端部；通过观察所述凹槽的侧壁暴露出的所述多个第一梳齿金属线端部的电压对比度，定位失效位置。上述方法能够在不破坏测试样品表面的情况下定位失效位置。

Description

漏电测试方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种漏电测试方法。

背景技术

集成电路制造技术是一个复杂的工艺，技术更新很快。表征集成电路制造技术的一个关键参数为最小特征尺寸，即关键尺寸(critical dimension，CD)，随着半导体技术的不断发展，器件的关键尺寸越来越小，器件之间的距离也越来越小。两个当半导体制作工艺过程中出现任何异常都将导致元器件之间出现短路或者漏电，那么半导体芯片上元器件之间的漏电便成为一项必须严格监测的项目。

在半导体器件的制作中，通常使用多层金属互连线结构使得各种器件电学连接，所述金属互连线之间利用绝缘性能良好的绝缘层进行电隔离，并且互连线通常决定了集成电路的良率和可靠性。随着集成电路密度的不断提高，互连尺寸在横向和垂直方向均减小，一些很小的金属线间介质缺陷均容易造成漏电问题，导致半导体器件失效。

现有技术中，通常会采用梳状结构的金属线作为金属间绝缘层的绝缘可靠性的测试结构。在检测过程中，需要将样品表面研磨到接近待检测金属层表面的地方，使得样品的金属线失去表面氧化层的保护，这种方法会破坏样品表面，对后续失效分析产生不利的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种漏电测试方法，在不破坏样品表表面的前提下，实现漏电测试。

本发明提供一种漏电测试方法，包括：提供一待测试样品，所述待测试样品包括绝缘层，所述绝缘层内形成有漏电测试结构，所述漏电测试结构包括：第一梳状金属线、第二梳状金属线，所述第一梳状金属线包括多个平行排列的第一梳齿金属线，所述第二梳状金属线包括多个平行排列的第二梳齿金属线，所述第一梳齿金属线与所述第二梳齿金属线相互间隔平行排列；刻蚀所述测试样品，在所述测试样品内形成一凹槽，所述凹槽的一侧侧壁至少暴露出所述多个第一梳齿金属线的端部；通过观察所述凹槽的侧壁暴露出的所述多个第一梳齿金属线端部的电压对比度，定位失效位置。

可选的，所述凹槽的侧壁还同时暴露出所述多个第二梳齿金属线的端部；同时观察所述多个第一梳齿金属线端部和多个第二梳齿金属线端部的电压对比度，定位失效位置。

可选的，所述多个第一梳齿金属线的一端均连接至第一梳柄金属线；所述第二梳齿金属线的一端均连接至第二梳柄金属线；所述第一梳齿金属线和第二梳齿金属线位于所述第一梳柄金属线和第二梳柄金属线之间。

可选的，所述凹槽切断所述第一梳柄金属线，所述凹槽的长度方向垂直所述第一梳齿金属线。

可选的，所述凹槽的长度方向垂直所述第一梳齿金属线；所述漏电测试方法还包括：在测试过程中，不断增大所述凹槽的宽度，逐渐暴露出不同位置处的第一梳齿金属线端部，以准确定位第一梳齿金属线的具体失效点。

可选的，每次增大所述凹槽宽度后，暴露出的第一梳齿金属线端部位置距离前次暴露出的第一梳柄金属线端部位置1μm～10μm。

可选的，所述第一梳齿金属线包括两层第一梳齿子金属线，所述两层第一梳齿子金属线之间通过第一导电通孔连接；所述第二梳齿金属线包括两层第二梳齿子金属线，所述两层第二梳齿子金属线之间通过第二导电通孔连接。

可选的，采用聚焦离子束刻蚀所述测试样品，形成所述凹槽。

可选的，在聚焦离子束设备的电子束扫描条件下，观察所述电压对比度。

本发明的漏电检测方法，能够在不损伤测试样品表面的情况下，通过剖面对漏电测试结构的金属线的端部的电压对比度进行观察，从而确定失效金属线的位置。

附图说明

图1至图4为本发明的一个具体实施方式的漏电测试过程的结构示意图；

图5为本发明的一个具体实施方式的第一梳齿金属线端部的电压对比度示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的漏电测试方法的具体实施方式做详细说明。

请参考图1至图4，为本发明一具体实施方式的漏电测试过程的结构示意图。

请参考图1，提供一待测试样品，图1为所述待测试样品的俯视透视图。

所述待测试样品包括绝缘层100，所述绝缘层100内形成有漏电测试结构，所述漏电测试结构包括：第一梳状金属线、第二梳状金属线，所述第一梳状金属线包括多个平行排列的第一梳齿金属线111，所述第二梳状金属线包括多个平行排列的第二梳齿金属线121，所述第一梳齿金属线111与所述第二梳齿金属线121相互间隔平行排列。所述绝缘层100包围整个漏电测试结构。

所述多个第一梳齿金属线111的一端均连接至第一梳柄金属线112；所述第二梳齿金属线121的一端均连接至第二梳柄金属线122；所述第一梳齿金属线111和第二梳齿金属线121位于所述第一梳柄金属线112和第二梳柄金属线122之间。该具体实施方式中，所述第一梳柄金属线112与所述第一梳齿金属线111垂直连接，所述第二梳柄金属线122与所述第二梳齿金属线121垂直连接。所述第一梳柄金属线112连接至第一焊垫113，所述第二梳柄金属线122连接至第二焊垫123。在进行测试过程中，可以通过所述第一焊垫113对所述第一梳柄金属线112、第一梳齿金属线111施加电压，以及通过所述第二焊垫123对所述第二梳柄金属线122、第二梳齿金属线121施加电压。

请参考图2，为图1中所述待测试样品的测试结构的局部立体结构示意图。

所述第一梳齿金属线111包括竖直分布的两层第一梳齿子金属线，分别为第一梳齿子金属线1111和第一梳齿子金属线1112，所述第一梳齿子金属线1111和第一梳齿子金属线1112之间通过第一导电通孔1113连接；所述第二梳齿金属线121包括竖直分布的两层第二梳齿子金属线，分别为第二梳齿子金属线1211和第二梳齿子金属线1212，所述第二梳齿子金属线1211和第二梳齿子金属线1212之间通过第二导电通孔1213连接。

在其他具体实施方式中，所述第一梳齿金属线111和第二梳齿子金属线121还可以为单层或包括3层以上子金属线。

请参考图3，在所述测试样品内形成一凹槽300，所述凹槽300的一侧侧壁至少暴露出所述多个第一梳齿金属线111的端部，图3中省略了绝缘层。

可以采用聚焦离子束沿垂直所述测试样片表面的方向刻蚀所述测试样品，形成所述凹槽300。

该具体实施方式中，所述凹槽300切断所述第一梳柄金属线112，且所述凹槽300的长度方向垂直所述第一梳齿金属线112，使得各个第一梳齿金属线111之间相互独立。

在形成所述凹槽300的具体过程中，可以沿所述第一梳柄金属线112的长度方向，刻蚀一初始凹槽，切断所述第一梳柄金属线112；然后继续刻蚀，对所述初始凹槽的宽度进行拓宽，使得所述凹槽的侧壁逐渐接近所述第一梳齿金属线的端部，最终弄使得所述凹槽300的侧壁暴露出所述第一梳齿金属线111的端部。

采用所述凹槽300切断所述第一梳柄金属线112，即便在所述第一梳柄金属线112的结构深度较大的情况下，也能够确保所述第一梳柄金属线112被完全切断，从而确保漏电检测结果的准确性。

请参考图4，为暴露出所述第一梳齿金属线111的端部的凹槽300的侧壁侧视示意图。所述凹槽200的侧壁暴露出所述第一梳齿金属线111的第一梳齿子金属线1111和第一梳齿子金属线1112的端部。

在其他具体实施方式中，所述凹槽300的侧壁还可以同时暴露出所述多个第二梳齿金属线121的端部。在凹槽300的宽度较大的情况下，能够同时暴露出第一梳齿金属线111和第二梳齿金属线121的端部，从而便于同时对所述第一梳齿金属线111和第二梳齿金属线121进行观察。

请参考图5，通过观察所述凹槽300的侧壁暴露出的所述多个第一梳齿金属线111端部的电压对比度(VC)，定位失效位置。

在所述凹槽300仅暴露出多个第一梳齿金属线111的端部的情况下，仅观察第一梳齿金属线111端部的电压对比度，寻找其中与其他金属线发生短路的第一梳齿金属线111位置。

可以在聚焦离子束设备的电子束扫描条件下，观察所述电压对比度。根据不同区域上电势的不同而产生的二次电子的多少，可以得到电压对比度图形上明暗的差异，从而可以确定发生异常和缺陷的位置。具体的，正常情况下，被凹槽300独立的第一梳齿金属线111的表面电荷不能被导走，会呈现暗色，而当某一根第一梳齿金属线111与相邻的第二梳齿金属线121之间发生漏电情况下，这根失效的第一梳齿金属线111的电荷可以通过所述第二梳齿金属线121与第二梳柄金属线122导走，从而呈现亮色。

请参考图5，该具体实施方式中，可以发现其中一个第一梳齿金属线111的第一梳齿子金属线1111和第一梳齿子金属线1112(图5中虚线圈出的第一梳齿金属线端部)与其他的第一梳齿金属线111相比，端部为亮色，可以判断该第一梳齿金属线111与相邻的第二梳齿金属线121之间具有漏电或短路问题，导致该第一梳齿金属线111失效，位于该第一梳齿金属线111与第二梳齿金属线121之间的绝缘层被击穿或出现漏电问题。

在其他具体实施方式中，所述凹槽300还可能同时暴露出所述多个第一梳齿金属线111端部和多个第二梳齿金属线121端部，同时观察所述第一梳齿金属线111端部和多个第二梳齿金属线121端部的电压对比度，定位失效位置。这种情况下，第二梳齿金属线121由于始终通过第二梳柄金属线122连接至第二焊垫123，因此，所述第二梳齿金属线121均为亮色，而当观察到同时出现三个亮色的端部时，可以判断，位于中间的亮色的第一梳齿金属线111失效，位于该第一梳齿金属线111与第二梳齿金属线121之间的绝缘层被击穿或出现漏电问题。在其他具体实施方式中，也可能观察到所述第二梳齿金属线121为暗色的情况，这种情况通常是第二梳齿金属线121发生断路问题，导致电荷无法导走。

在进行电压对比度观察时，可以在高能的电子束下观察，也可以在低能电子束下观察，操作方便，对金属线不会造成损伤，而且，也无需损伤所述待测试样品的表面。

在其他具体实施方式中，在寻找到失效的第一梳齿金属线111之后，为了进一步精确定位到失效的第一梳齿金属线111的具体失效点，所述漏电测试方法还包括：在测试过程中，不断增大所述凹槽300的宽度，逐渐暴露出不同位置处的第一梳齿金属线111端部，以准确定位失效的第一梳齿金属线111上的具体失效点。在逐次观察的过程中，如果第一梳齿金属线111的端部亮暗发生变化，例如由亮变暗，那么可以判断在变暗的前一次观察位置处即为所述第一梳齿金属线111的具体失效位置点，从而寻找到发生断路或漏电的绝缘层的具体位置。在本发明的具体实施方式中，每次增大所述凹槽宽度后，暴露出的第一梳齿金属线端部位置距离前次暴露出的第一梳齿金属线端部位置1μm～10μm。

在其他具体实施方式中，所述凹槽300也同时暴露出第二梳齿金属线121的端部，在所述第二梳齿金属线121失效的情况下，也能够通过逐次刻蚀观察的方式，确定失效的第二梳齿金属线121的具体失效点。

本发明的上述具体实施方式中，采用的漏电检测方法，能够在不损伤测试样品表面的情况下，通过剖面对漏电测试结构的金属线的端部的电压对比度进行观察，从而确定失效金属线的位置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种漏电测试方法，其特征在于，包括：

提供一待测试样品，所述待测试样品包括绝缘层，所述绝缘层内形成有漏电测试结构，所述漏电测试结构包括：第一梳状金属线、第二梳状金属线，所述第一梳状金属线包括多个平行排列的第一梳齿金属线，所述第二梳状金属线包括多个平行排列的第二梳齿金属线，所述第一梳齿金属线与所述第二梳齿金属线相互间隔平行排列；

刻蚀所述测试样品，在所述测试样品内形成一凹槽，所述凹槽的一侧侧壁至少暴露出所述多个第一梳齿金属线的端部；

通过观察所述凹槽的侧壁暴露出的所述多个第一梳齿金属线端部的电压对比度，定位失效位置。

2.根据权利要求1所述的漏电测试方法，其特征在于，所述凹槽的侧壁还同时暴露出所述多个第二梳齿金属线的端部；同时观察所述多个第一梳齿金属线端部和多个第二梳齿金属线端部的电压对比度，定位失效位置。

3.根据权利要求1所述的漏电测试方法，其特征在于，所述多个第一梳齿金属线的一端均连接至第一梳柄金属线；所述第二梳齿金属线的一端均连接至第二梳柄金属线；所述第一梳齿金属线和第二梳齿金属线位于所述第一梳柄金属线和第二梳柄金属线之间。

4.根据权利要求3所述的漏电测试方法，其特征在于，所述凹槽切断所述第一梳柄金属线，所述凹槽的长度方向垂直所述第一梳齿金属线。

5.根据权利要求1所述的漏电测试方法，其特征在于，所述凹槽的长度方向垂直所述第一梳齿金属线；所述漏电测试方法还包括：在测试过程中，逐次增大所述凹槽的宽度，逐渐暴露出不同位置处的第一梳齿金属线端部，以准确定位第一梳齿金属线的具体失效点。

6.根据权利要求5所述的漏电测试方法，其特征在于，每次增大所述凹槽宽度后，暴露出的第一梳齿金属线端部位置距离前次暴露出的第一梳柄金属线端部位置1μm～10μm。

7.根据权利要求1所述的漏电测试方法，其特征在于，所述第一梳齿金属线包括两层第一梳齿子金属线，所述两层第一梳齿子金属线之间通过第一导电通孔连接；所述第二梳齿金属线包括两层第二梳齿子金属线，所述两层第二梳齿子金属线之间通过第二导电通孔连接。

8.根据权利要求1所述的漏电测试方法，其特征在于，采用聚焦离子束刻蚀所述测试样品，形成所述凹槽。

9.根据权利要求1所述的漏电测试方法，其特征在于，在聚焦离子束设备的电子束扫描条件下，观察所述电压对比度。

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