[发明专利]一种衬底位错的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶圆级的失效分析方法，特别涉及一种有源区衬底位错的位错信息检测方法。

背景技术

所谓位错又可称为差排，在材料科学中，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，具有极大的影响。而对于硅衬底的有源区来说，如果存在该种异常，即位错的线缺陷正好位于器件的有源区，会造成“结穿刺现象”，这样往往对器件的电学性能造成影响，造成一定的电学失效，而这种“结穿刺现象”的漏电影响程度与位错的密度与位错的深度成一定的正比。

目前对位错的物理观察，一般最常见的手段是以下两种：

方法1：使用扫描电镜对采用位错染色液进行腐蚀后的材料表面观察，位错染色液是一种对位错和层错等硅基底缺陷有很强显色和捕捉能力的混合溶液。它的配比公式如下：

HF：50ml

HNO₃：30ml

CrO₃：15g(固态)

Cu(NO₃)₂：2g(固态)

H₂O：60ml

CH₃COOH：60ml

有人也通俗地叫它”铬酸”，使用位错染色液实际上是利用了位错染色液对位错结构的硅结构的腐蚀速率大于对于正常排列的硅结构的腐蚀速率，于是在一定刻蚀时间后，存在位错的结构被人为放大了，所以很快显现出来。但这种方法的缺点在于，实际上位错是被放大了，我们很难通过被放大的位错点来判断位错的真正的长度和深度，只是定性地知道了是否存在位错。(论文引自：《A New ChemicalMethod of Wright Etch in the Delineation of Stacking Faultsand Crystalline Defects in Fabrication Silicon WaferSubstrate》.Author(s)：Y.Hua，Chartered Semiconductor Mfg.Ltd.；S.Y.Fong，Nanyang Technological University.From：ISTFA1997：Proceedings of the 23rd International Symposium forTesting and Failure Analysis，ASM International.)

方法2：为了能直接观察到真正的位错结构，有人利用透射电镜可直接观察到材料微表面结构中的位错。透射电镜观察的第一步是将样品加工成电子束可以穿过的薄膜，在没有位错存在的区域，电子通过等间距规则排列的各晶面时将可能发生衍射，其衍射角、晶面间距及电子波长之间满足布拉格定律，而在位错存在的区域附近，晶格发生了畸变，因此衍射强度亦将随之变化，于是位错附近区域所成的像便会与周围区域形成衬度反差。这就是用透射电镜观察位错的基本原理，因上述原因造成的衬度差称为衍射衬度。而目前该方法虽然没有把位错放大，得到了位错的真实表面信息，但其局限性在于仍是从表面来进行观察，位错的真实的深度信息实际上还是无法获取。(论文引自：《用透射电镜观察铝中位错时应注意的几个问题》，费广涛中国科学院固体物理研究所，分析测试技术与仪器1996年9月，第二卷，第3期。)

因此，上述方法仍然存在无法获得位错的详细信息的问题，不能满足现代工业生产高速发展的需要。

发明内容

为了解决目前对于位错的检测不能获得详细的位错信息的问题，本发明提出以下技术方案：

一种衬底位错的检测方法，包括以下步骤：

A、利用电学失效分析定位的方法对可能存在位错的器件进行失效定位；

B、利用聚焦离子束，从器件的正面进行切抛，边切边看，定位到失效的存储单元，对器件的源漏区衬底进行排查，发现位错缺陷，立即停止切抛；

C、在正面抛光结束后，进行背面的抛光，在确认背面已被低速流离子束抛光干净后停止切抛，制得透射电镜样品；

D、在透射电镜中进行观察制得的样品，拍下透射电镜照片，获取位错长度、深度、所在位置等有关位错信息。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤C中制得的透射电镜样品厚度为0.2～0.3um。

本发明带来的有益效果是：

1、通过增加透射电镜样品制备的厚度，保留了完整的位错信息，便于后续工作对信息的获取；