CN116298810B - 一种高阶芯片的失效分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高阶芯片的失效分析方法，该方法包括：提供待分析样品；待分析样品为已去除封装层的高阶芯片；待分析样品包括待分析的感兴趣区域；采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分功能层，并对暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域进行电性测试，且在根据电性测试的测试结果，确定当前暴露于最外侧的功能层中存在故障区域时，停止对功能层的剥离；将待分析样品的故障区域取出，以制得TEM样品；采用透射电子显微镜，获取TEM样品的TEM影像；根据TEM影像，确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型。本发明的技术方案，可以实现高阶芯片的晶体管级别的失效分析，提高分析质量和分析速率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件分析技术领域，尤其涉及一种高阶芯片的失效分析方法。
背景技术
半导体集成电路芯片需要经过非常多且复杂的工艺，将多晶硅、氧化硅、金属互联层等一层层地堆叠，进而形成器件，并将各个器件连接在一起，实现复杂的功能。
在半导体集成电路芯片设计及加工过程中，失效分析等工作显得十分重要。失效分析使得芯片设计者可对芯片作针对性的测试，以便更快更准确的验证设计方案。在高阶制程芯片的传统失效分析中，应用常规的电性分析手段仅能测试到芯片的晶粒级别，若需要对芯片内部的金属层等结构进行测试，需要进行多个实验步骤，耗时长。
目前，现有技术中没有合适的方法对芯片进行测试，以实现对多晶层的电性测试与失效分析。因此，如何实现高阶制程芯片的晶体管级别失效分析是目前尚待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种高阶芯片的失效分析方法，以实现高阶芯片的晶体管级别的失效分析，提高分析质量和分析速率。
本发明提供了一种高阶芯片的失效分析方法，所述高阶芯片包括层叠设置的多层功能层和覆盖各所述功能层的封装层，其特征在于，包括：
提供待分析样品；所述待分析样品为已去除所述封装层的所述高阶芯片；所述待分析样品包括待分析的感兴趣区域；
采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分所述功能层，并对暴露于最外侧的所述功能层的所述感兴趣区域进行电性测试，且在根据所述电性测试的测试结果，确定当前暴露于最外侧的所述功能层中存在故障区域时，停止对所述功能层的剥离；
将所述待分析样品的所述故障区域取出，以制得TEM样品；
采用透射电子显微镜，获取所述TEM样品的TEM影像；
根据所述TEM影像，确定所述故障区域的缺陷位置和缺陷类型。
可选的，在提供待分析样品之前，还包括：
提供待分析的所述高阶芯片；
去除所述高阶芯片的封装层，以制得所述待分析样品；
对所述待分析样品进行热成像分析，并根据所述热成像分析的结果，确定所述待分析样品中的感兴趣区域。
可选的，对所述待分析样品进行热成像分析，并根据所述热成像分析的结果，确定所述待分析样品中的感兴趣区域，包括：
采用激光束扫描所述待分析样品的表面，并获取热成像影像；
根据所述热成像影像，确定所述待分析样品中的感兴趣区域。
可选的，所述高阶芯片还包括位于相邻两层所述功能层之间的绝缘层；
采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分所述功能层，包括：
在与暴露于最外侧的所述功能层最邻近的所述绝缘层的厚度小于或等于50nm时，采用所述双束电浆离子束剥离所述功能层；
在与暴露于最外侧的所述功能层最邻近的所述绝缘层的厚度大于50nm时，采用物理研磨法剥离所述功能层。
可选的，对暴露于最外侧的所述功能层的所述感兴趣区域进行电性测试，包括：
采用电子束照射暴露于最外侧的所述功能层的所述感兴趣区域；
在纳米探测器与暴露于最外侧的所述功能层的所述感兴趣区域内结构接触时，获取所述纳米探测器反馈的探测信号作为电性测试的测试结果；所述纳米探测器包括至少一个纳米探针。
可选的，将所述待分析样品的所述故障区域取出，以制得TEM样品，包括：
将所述待分析样品放置于聚焦离子束设备中，在所述功能层的所述故障区域处形成第一导电层；
切割所述待分析样品，以将形成有所述第一导电层的所述功能层取出并作为二次分析样品；
对所述二次分析样品背离所述第一导电层的一侧进行减薄至预设厚度；
对减薄后的所述二次分析样品进行TEM分析，并根据TEM分析结果确定缺陷区域；
在减薄后的所述二次分析样品的缺陷区域形成第二导电层；
切割所述二次分析样品，以将形成所述第二导电层的缺陷区域取出并作为TEM样品。
可选的，在切割所述待分析样品，以将形成有所述第一导电层的所述功能层取出并作为二次分析样品之前，还包括：
对形成所述第一导电层的所述待分析样品进行TEM分析，并根据TEM分析结果确定所述第一导电层是否形成于所述故障区域。
可选的，在切割所述二次分析样品，以将形成所述缺陷区域取出并作为TEM样品之前，还包括：
对形成所述第二导电层的所述二次分析样品进行TEM分析，并根据TEM分析结果确定所述第二导电层是否形成于所述缺陷区域。
可选的，根据所述TEM影像，确定所述故障区域的缺陷位置和缺陷类型，包括：
将所述TEM影像与标准影像进行比对，并获取比对结果；
根据所述比对结果，确定所述故障区域的缺陷位置和缺陷类型。
本发明提供的技术方案，采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离待分析样品中的至少部分功能层，可以提高剥层速率，缩短分析时间，提高分析效率，之后对暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域进行电性测试，且在根据电性测试的测试结果，确定当前暴露于最外侧的功能层中存在故障区域时，停止对功能层的剥离，并将待分析样品的故障区域取出，以制得TEM样品，获取并根据TEM样品的TEM影像，确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型，如此，可以实现高阶芯片的晶体管级别的失效分析，提高分析质量和分析速率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种高阶芯片的失效分析方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种高阶芯片的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种标准TEM影像的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种TEM影像在50nm分辨率下的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种TEM影像在20nm分辨率下的示意图，
图6为本发明实施例二提供的一种高阶芯片的失效分析方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的一种待分析样品的结构示意图；
图8为本发明实施例三提供的一种高阶芯片的失效分析方法的流程图；
图9为本发明实施例四提供的一种高阶芯片的失效分析方法的流程图；
图10为本发明实施例提供的一种减薄后的二次分析样品的示意图；
图11为本发明实施例提供的对C-D面分析的二次分析样品的示意图；
图12为本发明实施例提供的一种二次分析样品的TEM影像示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种高阶芯片的失效分析方法的流程图，该方法适用于对高阶芯片的失效分析，图2为本发明实施例提供的一种高阶芯片的结构示意图，如图2所示，高阶芯片包括层叠设置的多层功能层10和覆盖各功能层10的封装层20，如图1所示，本实施例的高阶芯片的失效分析方法包括：
S101、提供待分析样品。
其中，待分析样品为已去除封装层的高阶芯片，待分析样品包括待分析的感兴趣区域。封装层用于密封和保护高阶芯片，感兴趣区域表示待分析样品可能存在缺陷或故障的区域。
具体的，对高阶芯片去除封装层，以获得待分析样品，便于后续直接在高阶芯片的内部进行相关测试，不会由于封装层的存在而影响测试效果。待分析样品上的感兴趣区域可以缩小后续测试的范围，缩短测试时间，提高测试效率。
S102、采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分功能层，并对暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域进行电性测试，且在根据电性测试的测试结果，确定当前暴露于最外侧的功能层中存在故障区域时，停止对功能层的剥离。
具体的，可以在剥离部分功能层时采用砂轮或其他物理研磨法，在剥离部分功能层时采用双束电浆离子束。双束电浆离子束可以实现定点或定层剥层，具有较高的刻蚀速率和较高的定位精准度，可以提高剥层速率和剥层精准度。示例性的，仅采用物理研磨剥层需要3天时间，而结合使用双束电浆离子束仅需4小时左右。剥离部分功能层后，可以采用显微镜等测试设备对暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域进行电性测试，获取感兴趣区域的静态电性参数，例如可以是静态电压或静态电流等参数，将获得的静态电性参数与标准静态参数进行比对，若获取的静态电性参数与标准静态参数不一致或差值大于预设差值时，则确定当前的电性测试区域为故障区域，并停止对功能层的剥离，以缩小故障分析范围，缩短分析进程，提高分析速率。若获取的感兴趣区域中各处获取的静态电性参数与标准静态参数一致或差值小于或等于预设差值时，则确定当前功能层不存在故障区域，则继续采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分功能层，并对暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域进行电性测试，直至当前暴露层中包括故障区域时停止对功能层的剥离。
可以理解的是，采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分功能层，可以是只采用物理研磨法剥离至少部分功能层，也可以仅采用双束电浆离子束剥离至少部分功能层，也可以交替或依序采用物理研磨法和双束电浆离子束剥离至少部分功能层，具体实施方式可以根据实际需要进行设置，本发明实施例对此不做具体限定。
在一可选的实施例中，如图2所示，高阶芯片100还包括位于相邻两层功能层10之间的绝缘层30；采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分功能层，包括：在与暴露于最外侧的功能层最邻近的绝缘层的厚度小于或等于50nm时，采用双束电浆离子束剥离功能层。在与暴露于最外侧的功能层最邻近的绝缘层的厚度大于50nm时，采用物理研磨法剥离功能层。
具体的，在相邻两层功能层之间的间距或绝缘层厚度大于50nm时，在该种情况下直接采用双束电浆离子束剥离暴露于外侧的功能层时，由于间距或绝缘层厚度较大，导致离子束刻蚀功能层的速率小于刻蚀绝缘层的速率，刻蚀速率不同易出现错层或不平整的现象，此时可以采用物理研磨法剥离暴露于外侧的功能层，以实现整层剥离。在相邻两层功能层之间的间距或绝缘层厚度小于或等于50nm时，在该种情况下直接采用物理研磨法剥离暴露于外侧的功能层时，由于间距或绝缘层厚度较小，导致研磨时可能会破坏当前暴露的功能层和待暴露的功能层，影响后续分析的准确性，此时可以采用双束电浆离子束剥离暴露于外侧的功能层，双束电浆离子束刻蚀功能层和绝缘层的速率一致，在实现整层剥离的同时，可以提高功能层表面的平整度，便于后续观测分析。
示例性的，如图2所示，沿功能层10背离封装层20的方向，相邻两层功能层10之间的间距或绝缘层30厚度逐渐减小，即a1>a2>a3>a4>a5。示例性的，a3＝50nm，则在剥离接近封装层20的两层功能层10时采用物理研磨法，剥离剩余功能层时采用双束电浆离子束。
可以理解的是，上述仅以采用物理研磨法和双束电浆离子束剥离至少部分功能层进行了示例性的说明，也可以仅采用物理研磨法和双束电浆离子束中的一种剥离至少部分功能层，剥离原理与上述类似，可参考上述描述，此处不再赘述。
S103、将待分析样品的故障区域取出，以制得TEM样品。
具体的，在确定待分析样品的故障区域后，若需继续对该故障区域进行晶体管级别的具体分析，则需将该故障区域从待分析样品中取出，采用离子束等方式对故障区域进行切割减薄，即可将故障区域从待分析样品中取出，并制得所需的TEM(TransmissionElectron Microscope，透射电子显微镜)样品。
S104、采用透射电子显微镜，获取TEM样品的TEM影像。
其中，透射电子显微镜可以为高清晰透射电镜(Toal Transmission ElectionMicroscope)，主要研究固态物质的显微形貌、晶体结构和测量微小体的尺寸和形状的仪器，通过透射电子显微镜可以方便的观察到物质的微观结构、晶体的生长规律，检测各种材料的老化及其疲劳损害程度，分析各种材料中各种成分的分布规律及其各种元素间的比例关系，具有较高的分辨率。
具体的，透射电子显微镜把经加速和聚集的电子束投射至TEM样品上，电子与TEM样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射，散射角的大小与TEM样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，经过放大、聚焦后显示为TEM影像，以便后续根据该影像确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型。
S105、根据TEM影像，确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型。
其中，缺陷位置包括晶体管的源极、漏极或栅极等，缺陷类型包括金属迁移或钛层破损等。
在一可选的实施例中，根据TEM影像，确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型，包括：将TEM影像与标准影像进行比对，并获取比对结果；根据比对结果，确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型。
其中，标准影像可以是在无故障区域的所在功能层制备过程中，采用TEM设备获取的，标准影像也是明暗不同的影像。具体的，将TEM影像与标准影像进行对比，TEM影像中与标准影像不同的位置便为缺陷位置，然后根据该缺陷位置的影像确定缺陷类型。
示例性的，图3为本发明实施例提供的一种标准TEM影像的示意图，图4为本发明实施例提供的一种TEM影像在50nm分辨率下的示意图，图5为本发明实施例提供的一种TEM影像在20nm分辨率下的示意图，将图4与图5进行比对后，可确定缺陷位置A，图5为缺陷位置的影像，确定缺陷类型为钛层出现破损，金属铝、钨出现了离子迁移，且缺陷位置的区域约为20nm。
本发明实施例提供的技术方案，采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离待分析样品中的至少部分功能层，可以提高剥层速率，缩短分析时间，提高分析效率，之后对暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域进行电性测试，且在根据电性测试的测试结果，确定当前暴露于最外侧的功能层中存在故障区域时，停止对功能层的剥离，并将待分析样品的故障区域取出，以制得TEM样品，获取并根据TEM样品的TEM影像，确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型，如此，可以实现高阶芯片的晶体管级别的失效分析，提高分析质量和分析速率。
实施例二
图6为本发明实施例二提供的一种高阶芯片的失效分析方法的流程图，在上述实施例的基础上，该方法对提供待分析的高阶芯片并得到待分析样品的情况进行了说明。如图6所示，该失效分析方法包括：
S201、提供待分析的高阶芯片。
其中，如图2所示，待分析的高阶芯片100包括多层功能层10和位于相邻两层功能层10之间的绝缘层30，以及封装层20，功能层10包括电气元件，例如晶体管、二极管、电阻、连线和引脚等，绝缘层20可以实现两层功能层的线路和/或器件之间的相互绝缘，防止两层功能层10之间线路和/或器件错连而导致高阶芯片100工作异常等。待分析的高阶芯片100内部的功能层10中可能存在断路或短路等故障情况，需要对其进行分析，以便再次制备高阶芯片时减少该类故障的发生，提高制备质量。
S202、去除高阶芯片的封装层，以制得待分析样品。
具体的，对高阶芯片的失效分析主要是对高阶芯片内部功能层的分析，因此需要将封装层去除，去除方法可以是离子刻蚀或其他，本发明实施例对此不做限定。
在一可选的实施例中，在去除高阶芯片的封装层之前，还可以采用高阶数字显微镜、2D-X-ray和3D-X-ray等设备，对高阶芯片的外观和封装层进行无损检测，以确定高阶芯片的外表面是否存在物理损伤点或破损现象，以及封装层上是否存在材料分层或空洞等现象，若有该类现象出现，会导致外部的杂质等进入高阶芯片的内部，对高阶芯片造成影响。
S203、对待分析样品进行热成像分析，并根据热成像分析的结果，确定待分析样品中的感兴趣区域。
具体的，可以采用InGaAs红外探测器等设备对待分析样品进行热成像分析，确定待分析样品的感兴趣区域，其中的感兴趣区域可以是热成像影像中异常的亮点等。
在一可选的实施例中，对待分析样品进行热成像分析，并根据热成像分析的结果，确定待分析样品中的感兴趣区域包括：采用激光束扫描待分析样品的表面，并获取热成像影像；根据热成像影像，确定待分析样品中的感兴趣区域。
具体的，采用激光束扫描待分析样品暴露的一侧表面时，激光束的部分能量会被待分析样品吸收转化为热量，造成被扫描区域温度变化，若待分析样品中存在缺陷或空洞等，这些区域附近的热量传导不同于其它的完整区域，则该区引起的温度变化会不同，通过OBIRCH产生的热成像影像中的亮点区域来定位待分析样品中的感兴趣区域，以便后续在该感兴趣区域进行后续测试，将测试范围由整层区域缩小至感兴趣区域，减少后续检测步骤，提高检测速率。示例性的，图7为本发明实施例提供的一种待分析样品的结构示意图，如图7所示，经过热成像分析后可确定感兴趣区域11，将检测范围从高阶芯片100的整层区域缩小至感兴趣区域11，缩小后续检测的范围，提高检测速率。
S204、提供待分析样品。
S205、采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分功能层，并对暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域进行电性测试，且在根据电性测试的测试结果，确定当前暴露于最外侧的功能层中存在故障区域时，停止对功能层的剥离。
S206、将待分析样品的故障区域取出，以制得TEM样品。
S207、采用透射电子显微镜，获取TEM样品的TEM影像。
S208、根据TEM影像，确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型。
本发明实施例提供的技术方案，通过去除待分析的高阶芯片的封装层制得待分析样品，以便后续对待分析样品内部进行检测分析，防止封装层影响检测效果，之后对待分析样品进行热成像分析，并根据热成像分析的结果，确定待分析样品中的感兴趣区域，以便后续检测过程中针对感兴趣区域进行测试分析，减少不必要的检测流程，提高失效分析速率。
实施例三
图8为本发明实施例三提供的一种高阶芯片的失效分析方法的流程图，在上述实施例的基础上，该方法对暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域进行电性测试的情况进行了说明。如图8所示，该失效分析方法包括：
S301、提供待分析样品。
S302、采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分功能层，并采用电子束照射暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域。
具体的，在剥离至少部分功能层后，将电子束照射至感兴趣区域，以便后续向功能层施加电流时，根据电子束吸收电流的情况进行分析。
S303、在纳米探测器与暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域内结构接触时，获取纳米探测器反馈的探测信号作为电性测试的测试结果。
其中，纳米探测器包括至少一个纳米探针。
具体的，在电子束照射至暴露的感兴趣区域后，将纳米探针与感兴趣区域中的金属线或通孔等结构表面接触，并在纳米探针上施加电流，与纳米探针接触的金属线或通孔等结构存在流通路径，该路径可将电流反馈至纳米探针中，若纳米探针接触的位置所处的路径存在断路或短路情况，则断路或短路的区域会有多余电子存在，并会吸收更多的电流，此时与纳米探针接触的位置反馈电流至纳米探针，与纳米探针连接的放大器或其它设备显示该位置处的电流图，根据电流图确定该位置是否存在断路或短路等情况，若存在，则确定该探测位置异常，反之则正常。
S304、根据电性测试的测试结果，确定当前暴露于最外侧的功能层中存在故障区域时，停止对功能层的剥离。
具体的，根据上述电流图确定感兴趣区域中存在电流异常时，则可认为当前感兴趣区域中存在故障区域，此时停止对功能层的剥离，后续仅针对该故障区域进行测试即可。若不存在电流异常的情况，则确定该位置正常，无需对该位置进行后续检测，此时需要继续执行剥离功能层的步骤，直至在某个功能层中探测到异常时，停止剥离功能层。若对所有功能层采用纳米探测器探测后均无异常，则认为该高阶芯片无缺陷，无需进行后续测试分析。由于纳米探测器本身的探测精度，可以将故障区域的尺寸收敛至纳米级别，提高了分析精度，缩小分析范围。示例性的，感兴趣区域的尺寸是0.5μm，则经过纳米探测器分析后的故障区域的尺寸为100nm。
在一可选的实施例中，在通过纳米探针测试的同时，还可以通过扫描电镜扫描与纳米探针接触的区域，获取该区域的灰度图，与标准灰度图进行比对，不一致的位置便为故障区域，此时停止对功能层的剥离。
S305、将待分析样品的故障区域取出，以制得TEM样品。
S306、采用透射电子显微镜，获取TEM样品的TEM影像。
S307、根据TEM影像，确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型。
本发明实施例提供的技术方案，通过采用电子束照射暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域，在纳米探测器与暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域内结构接触时，获取纳米探测器反馈的探测信号作为电性测试的测试结果，根据探测结果进一步确定待分析样品的故障区域，将微米级别或更高级别尺寸的感兴趣区域缩小至纳米级别的故障区域，以便后续在该纳米级别的故障区域上进行晶体管级别的测试，提高分析速率和分析精度。
实施例四
图9为本发明实施例四提供的一种高阶芯片的失效分析方法的流程图，在上述实施例的基础上，该方法对将待分析样品的故障区域取出，以制得TEM样品的情况进行了说明。如图9所示，该失效分析方法包括：
S401、提供待分析样品。
S402、采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分功能层，并对暴露于最外侧的功能层的感兴趣区域进行电性测试，且在根据电性测试的测试结果，确定当前暴露于最外侧的功能层中存在故障区域时，停止对功能层的剥离。
S403、将待分析样品放置于聚焦离子束设备中，在功能层的故障区域处形成第一导电层。
其中，第一导电层可以是铂或钨等金属，可以采用FIB设备的气体辅助系统，在故障区域处沉积第一导电层，用于在后续测试中保护故障区域。
具体的，第一导电层可利用FIB设备的离子束沉积，或者也可以使用FIB的电子束沉积，第一导电层的形状、大小、厚度与故障区域及功能层的厚度等信息有关，可以根据实际需要进行设置，此处不做限定。示例性的，第一导电层为边长为100nm的正方形。
可选的，在功能层的故障区域处形成第一导电层后，可以对第一导电层的形成位置进行分析，即对形成第一导电层的待分析样品进行TEM分析，并根据TEM分析结果确定第一导电层是否形成于故障区域。
具体的，将形成第一导电层的待分析样品放入TEM设备中，获取当前待分析样品的TEM影像，根据经验或与完整镀上第一保护层的样品进行比对，确定第一导电层是否形成于故障区域，若第一导电层已形成于故障区域，则可以进行后续步骤，若第一导电层未完全形成于或覆盖故障区域，则需要对未形成第一导电层的故障区域再次沉积第一导电层，再进行TEM分析确定第一导电层是否形成于故障区域，若第一导电层仍未形成于故障区域，则继续执行沉积第一导电层的操作步骤，直至第一导电层形成于故障区域。如此，确保第一导电层能够完全形成于或覆盖故障区域，以在后续对该待分析样品进行切割等操作时，保护该故障区域。
S404、切割待分析样品，以将形成有第一导电层的功能层取出并作为二次分析样品。
具体的，可以采用离子束切割待分析样品中故障区域的边界，以及故障区域的下方结构，以将形成有第一导电层的功能层取出，并将取出的功能层的故障区域作为二次分析样品，以便后续对该二次分析样品进行晶体管级别的截面分析。
S405、对二次分析样品背离第一导电层的一侧进行减薄至预设厚度。
其中，预设厚度可以根据实际需要进行设置，示例性的，预设厚度可以为为17.75μm。
具体的，可以采用聚焦离子束等设备对二次分析样品中背离第一导电层的一侧进行减薄处理，直至二次分析样品的厚度为预设厚度，以缩小后续截面分析的区域，提高分析质量。
示例性的，图10为本发明实施例提供的一种减薄后的二次分析样品的示意图，减薄后的二次分析样品的厚度可以为17.75μm。
S406、对减薄后的二次分析样品进行TEM分析，并根据TEM分析结果确定缺陷区域。
具体的，参考图10，将减薄后的二次分析样品的侧面C-D面或A-B面朝向FIB设备获取影像的方向，C-D面或A-B面的选择可以根据实际进行确定，此处不作具体限定。
示例性的，图11为本发明实施例提供的对C-D面分析的二次分析样品的示意图，图12为本发明实施例提供的一种二次分析样品的TEM影像示意图，通过TEM设备获取图11中C-D面的TEM影像如图12所示，根据图12中TEM影像确定缺陷区域E，可以根据经验或与标准TEM影像进行对比等方式确定缺陷区域，此处不做具体限定。
S407、在减薄后的二次分析样品的缺陷区域形成第二导电层。
其中，第二导电层可以是铂或钨等金属，可以采用FIB设备的气体辅助系统，在缺陷区域处沉积第二导电层，用于在后续测试中保护缺陷区域。
具体的，第二导电层可利用FIB设备的离子束沉积，或者也可以使用FIB的电子束沉积，第二导电层的形状、大小、厚度与缺陷区域的厚度和形状等信息有关，可以根据实际需要进行设置，此处不做限定。示例性的，第二导电层为50nm的正方形。
S408、对形成第二导电层的二次分析样品进行TEM分析，并根据TEM分析结果确定第二导电层是否形成于缺陷区域。
具体的，将形成第二导电层的二次分析样品放入TEM设备中获取TEM影像，根据经验或与完整镀上第二保护层的样品进行比对，确定第二导电层是否形成于缺陷区域，若第二导电层已形成于缺陷区域，则可以进行后续步骤，若第二导电层未完全形成于或覆盖缺陷区域，则需要对未形成第二导电层的缺陷区域再次沉积第二导电层，再进行TEM分析确定第二导电层是否形成于缺陷区域，若第二导电层仍未形成于缺陷区域，则继续执行沉积第二导电层的操作步骤，直至第二导电层形成于缺陷区域。
S409、切割二次分析样品，以将形成第二导电层的缺陷区域取出并作为TEM样品。
具体的，可以采用离子束切割待分析样品中缺陷区域的边界，以将形成有第二导电层的缺陷区域取出，并将取出的缺陷区域作为TEM样品，以便后续对该缺陷区域进行晶体管级别的截面分析。
S410、采用透射电子显微镜，获取TEM样品的TEM影像。
S411、根据TEM影像，确定故障区域的缺陷位置和缺陷类型。
本发明实施例提供的技术方案，将待分析样品放置于聚焦离子束设备中，在功能层的故障区域处形成第一导电层，对形成第一导电层的待分析样品进行TEM分析，确保第一导电层形成于故障区域后，切割待分析样品，以将形成有第一导电层的功能层取出后作为二次分析样品，对二次分析样品背离第一导电层的一侧进行减薄至预设厚度，对减薄后的二次分析样品进行TEM分析确定缺陷区域，在缺陷区域形成第二导电层后，切割二次分析样品，以将形成第二导电层的缺陷区域取出并作为TEM样品，其中，第一导电层和第二导电层用于在后续测试或切割过程中保护故障区域和缺陷区域不受损伤，保证分析质量，以便于后续根据二次分析样品获取的TEM样品确定高阶芯片晶体管级别的缺陷类型，提高分析效率和分析质量。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种高阶芯片的失效分析方法，所述高阶芯片包括层叠设置的多层功能层和覆盖各所述功能层的封装层，其特征在于，包括：
提供待分析样品；所述待分析样品为已去除所述封装层的所述高阶芯片；所述待分析样品包括待分析的感兴趣区域；
采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分所述功能层，并对暴露于最外侧的所述功能层的所述感兴趣区域进行电性测试，且在根据所述电性测试的测试结果，确定当前暴露于最外侧的所述功能层中存在故障区域时，停止对所述功能层的剥离；
将所述待分析样品的所述故障区域取出，以制得TEM样品；
采用透射电子显微镜，获取所述TEM样品的TEM影像；
根据所述TEM影像，确定所述故障区域的缺陷位置和缺陷类型；
对暴露于最外侧的所述功能层的所述感兴趣区域进行电性测试，包括：
采用电子束照射暴露于最外侧的所述功能层的所述感兴趣区域；
在纳米探测器与暴露于最外侧的所述功能层的所述感兴趣区域内结构接触时，获取所述纳米探测器反馈的探测信号作为电性测试的测试结果；所述纳米探测器包括至少一个纳米探针；
将所述待分析样品的所述故障区域取出，以制得TEM样品，包括：
将所述待分析样品放置于聚焦离子束设备中，在所述功能层的所述故障区域处形成第一导电层；
切割所述待分析样品，以将形成有所述第一导电层的所述功能层取出并作为二次分析样品；
对所述二次分析样品背离所述第一导电层的一侧进行减薄至预设厚度；
对减薄后的所述二次分析样品进行TEM分析，并根据TEM分析结果确定缺陷区域；
在减薄后的所述二次分析样品的缺陷区域形成第二导电层；
切割所述二次分析样品，以将形成所述第二导电层的缺陷区域取出并作为TEM样品。
2.根据权利要求1所述的高阶芯片的失效分析方法，其特征在于，在提供待分析样品之前，还包括：
提供待分析的所述高阶芯片；
去除所述高阶芯片的封装层，以制得所述待分析样品；
对所述待分析样品进行热成像分析，并根据所述热成像分析的结果，确定所述待分析样品中的感兴趣区域。
3.根据权利要求2所述的高阶芯片的失效分析方法，其特征在于，对所述待分析样品进行热成像分析，并根据所述热成像分析的结果，确定所述待分析样品中的感兴趣区域，包括：
采用激光束扫描所述待分析样品的表面，并获取热成像影像；
根据所述热成像影像，确定所述待分析样品中的感兴趣区域。
4.根据权利要求1所述的高阶芯片的失效分析方法，其特征在于，所述高阶芯片还包括位于相邻两层所述功能层之间的绝缘层；
采用物理研磨法和/或双束电浆离子束依序剥离至少部分所述功能层，包括：
在与暴露于最外侧的所述功能层最邻近的所述绝缘层的厚度小于或等于50nm时，采用所述双束电浆离子束剥离所述功能层；
在与暴露于最外侧的所述功能层最邻近的所述绝缘层的厚度大于50nm时，采用物理研磨法剥离所述功能层。
5.根据权利要求1所述的高阶芯片的失效分析方法，其特征在于，在切割所述待分析样品，以将形成有所述第一导电层的所述功能层取出并作为二次分析样品之前，还包括：
对形成所述第一导电层的所述待分析样品进行TEM分析，并根据TEM分析结果确定所述第一导电层是否形成于所述故障区域。
6.根据权利要求1所述的高阶芯片的失效分析方法，其特征在于，在切割所述二次分析样品，以将形成所述缺陷区域取出并作为TEM样品之前，还包括：
对形成所述第二导电层的所述二次分析样品进行TEM分析，并根据TEM分析结果确定所述第二导电层是否形成于所述缺陷区域。
7.根据权利要求1所述的高阶芯片的失效分析方法，其特征在于，根据所述TEM影像，确定所述故障区域的缺陷位置和缺陷类型，包括：
将所述TEM影像与标准影像进行比对，并获取比对结果；
根据所述比对结果，确定所述故障区域的缺陷位置和缺陷类型。
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