CN1727872A - 一种离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其应用于集成电路的缺陷分析领域，首先准备多层金属互连技术的集成电路，且该电路中的晶体管由接触孔和金属线连接；然后去掉集成电路的金属互连；接着利用物理研磨的方式对接触孔层进行抛光，研磨至接触孔层；接着将抛光过的集成电路放入聚焦式离子束显微镜下通过VC技术进行观察，得出图像；最后分析程序，根据得到的图像确定漏电晶体管，对漏电晶体管处进行断面分析。通过上述离子束VC技术，样品的漏电区域就从整个样品定位到了几个NMOS管，最大程度上缩小了缺陷范围。从漏电区域的准确定位，钛化硅金属硅化物生长不均匀的缺陷就可以被准确地找到。

Description

一种离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法
技术领域
本发明有关微电子制造工艺的缺陷分析领域，尤其是有关一种离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法。
背景技术
FIB(Focused Ion Bean)是一种离子束精密加工仪器，传统聚焦式离子束显微镜具有以下功能：(1)定点切割；(2)选择性的材料蒸镀；(3)强化性蚀刻或选择性蚀刻；及(4)蚀刻终点侦测等。目前聚焦式离子束显微镜广泛应用于半导体电子产业及IC工业上，其主要的应用可分为以下五大类：(1)IC线路修补和布局验证(2)穿透式电子显微镜试片制作；(3)组件故障观察与分析；(4)生产线制程异常分析及；(5)IC制程监控-例如光阻切割等。
VC(Voltage Contrast)技术则是利用电子束或离子束扫描到样品表面而激发出的二次电子的强弱来判断电路是否断开或漏电，FIB离子束VC技术则通常应用在半导体失效分析(Semiconductor Failure Analysis)。钛化硅是一种钛、硅在高温下化合而成的金属硅化物，具有较低的电阻率。但钛化硅金属硅化物的生长均匀性比较差，如果钛化硅太薄，则容易发生接触孔过刻的情况，造成缺陷，导致整个管芯失效。
然而，现在还没有在不破坏硅化物的情况下分析金属硅化物的生长缺陷的方法。
发明内容
为改变已有技术中的缺陷，本发明的目的是：提供一种可以方便准确地分析金属硅化物生长缺陷的方法。
为了实现本发明的发明目的，本发明的一种离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其包括以下步骤：
准备程序，准备多层金属互连技术的集成电路，且该电路中的晶体管由接触孔和金属线连接；
刻蚀程序，去掉集成电路的金属互连；
抛光程序，利用物理研磨的方式对接触孔层进行抛光，研磨至接触孔层；
观察程序，将抛光过的集成电路放入聚焦式离子束显微镜下通过VC(Voltage Contrast)技术进行观察，得出图像；
分析程序，根据得到的图像确定漏电晶体管，对漏电晶体管处进行断面分析。
由于采用上述技术方案，本发明利用离子束VC来定位晶体管有源区漏电，可以做到间接确认有源区漏电，保证钛化硅保存完整，而且比较准确有效。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
本发明一种离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，可以有效准确地分析集成电路中金属硅化物的生长质量，并确定金属硅化物的工艺缺陷部位，其包括以下步骤：
首先，选取样品为0.25um工艺的多层金属互连技术的集成电路产品，所有晶体管都由接触孔和金属线连接，单体的晶体管是无法观察的，如果要看晶体管的缺陷，就必须去掉金属互连，只露出接触孔；
所述金属硅化物为钛化硅。在所述刻蚀程序中，样品用发烟硝酸加热10分钟左右，用去离子水冲洗后烘干；然后用反应离子刻蚀进行钝化层和介质层的刻蚀20分钟左右。所述抛光程序中用0.03um的金刚石粉研磨剂进行研磨抛光。
接着进行刻蚀程序，去掉集成电路的金属互连，达到接触孔层，即将样品用发烟硝酸加热10分钟，去掉聚脂覆盖层，用去离子水冲洗后烘干；然后用RIE(反应离子刻蚀)进行钝化层和介质层的刻蚀，大约在20分钟左右；
然后进行抛光程序，将样品用石蜡粘在研磨平台上，装入研磨机后，用0.03um的金刚石粉研磨剂进行研磨抛光，研磨至接触孔层为止，用去离子水冲洗后烘干；
然后进行观察程序，将抛光过的样品放入FIB(聚焦式离子束显微镜)进行观察。FIB成像过程为离子束在样品表面扫描，在50kV的加速电压下，先将离子束电流设定为5pA，调节聚焦后对样品表面作单次扫描得到清晰图像，离子束所扫到之处，就会有电子被激发出来，这些电子被称为二次电子，二次电子会被一个探测头收集放大，而观测到的图像就是探测头收集到的二次电子强弱的反映。而VC(Voltage Contrast)技术就是利用样品表面导电率的不同而产生电势差最终形成不同对比度的图像来判断电路的通断或者漏电。如果样品表面不导电，就会形成充电，离子束就很难到达表面，二次电子也就无法形成，故图像较暗或全黑；如果表面导电，离子束被导通，大量二次电子产生，图像就会比较亮。如果离子束扫到接触孔上，由于接触孔连接着晶体管的源漏栅极，各个极也会有不同明暗。
接着进行分析程序，根据得到的图像确定漏电晶体管。一般来说，PMOS的源漏极较亮，NMOS的源漏极较暗，两种MOS管的栅极都较暗。将样品移动至可疑区域，用单扫方式得到清晰的图像，先用小倍率观察，发现异常后，再用较大倍率取得图象，经判断后确认是异常亮点。如果某一处集成电路上源漏极较亮的NMOS管为漏电的NMOS管；集成电路上源漏极很亮的PMOS管为漏电的PMOS管；同样，集成电路上栅极较亮的MOS管为漏电的MOS管。最后对漏电的晶体管作断面分析，证实源漏极的钛化硅金属硅化物很薄或者没有，接触孔因为钛化硅太薄而已被穿透到衬底层，从而造成源漏极对地漏电。多个有源区有钛化硅缺陷的NMOS管累积起来的漏电就会使管芯漏电超规格而失效。
通过离子束VC技术，样品的漏电区域就从整个样品定位到了几个NMOS管，最大程度上缩小了缺陷范围。从漏电区域的准确定位，钛化硅金属硅化物生长不均匀的缺陷就可以被准确地找到。
综上所述，本发明的能够完成发明人的发明目的，利用离子束VC来定位晶体管有源区漏电，可以做到间接确认有源区漏电，保证钛化硅保存完整，而且比较准确有效。

Claims (8)

1、一种离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其包括以下步骤：
准备程序，准备多层金属互连技术的集成电路，且该电路中的晶体管由接触孔和金属线连接；
刻蚀程序，去掉集成电路的金属互连；
抛光程序，利用物理研磨的方式对接触孔层进行抛光，研磨至接触孔层；
观察程序，将抛光过的集成电路放入聚焦式离子束显微镜通过VC(Voltage Contrast)技术进行观察，得出图像；
分析程序，根据得到的图像确定漏电晶体管，对漏电晶体管处进行断面分析。
2、如权利要求1所述的离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其特征在于：所述分析程序中，集成电路上源漏极较亮的NMOS管为漏电的NMOS管。
3、如权利要求1所述的离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其特征在于：所述分析程序中，集成电路上源漏极很亮的PMOS管为漏电的PMOS管。
4、如权利要求1所述的离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其特征在于：所述分析程序中，集成电路上栅极较亮的MOS管为漏电的MOS管。
5、如权利要求1所述的离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其特征在于：所述金属硅化物为钛化硅。
6、如权利要求1所述的离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其特征在于：在所述刻蚀程序中，样品用发烟硝酸加热10分钟左右，用去离子水冲洗后烘干；然后用反应离子刻蚀进行钝化层和介质层的刻蚀20分钟左右。
7、如权利要求1所述的离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其特征在于：所述抛光程序中用0.03um的金刚石粉研磨剂进行研磨抛光。
8、如权利要求1所述的离子束应用于金属硅化物工艺缺陷分析的方法，其特征在于：在观察程序中，在50kV的加速电压下，先将离子束电流设定为5pA，调节聚焦后对样品表面作单次扫描得到清晰图像。
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