[发明专利]用于多晶硅层的失效点定位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体测试领域，特别涉及一种失效分析领域中的用于多晶硅层的失效点定位的方法。

背景技术

在芯片失效分析中，失效点是失效的芯片中导致该芯片发生失效的物理缺陷，如果一个芯片测试失效（排除测试本身的问题导致的失效），那么意味着在该失效芯片的某个地方存在物理上的缺陷，该物理缺陷（即失效点）的尺寸相对于整个芯片来说是非常小的，所以失效分析的第一步就是要想办法确定该物理缺陷（失效点）的位置，然后再做进一步的分析。失效点的定位在芯片失效分析中非常关键，在很大程度上决定着失效分析的成功与否。

电势对比定位法是失效点定位中应用最为广泛的一种精确的定位方法，该方法利用扫描电镜进行定位，其原理是：在扫描电镜中一次电子束的扫描下，样品表面的各种结构由于对地电阻不同而将导致样品表面各处电势大小产生差异，进而会在显示屏幕所显示的扫描电镜的扫描结果中在样品表面各处显示出不同的颜色，通过对颜色的比对便可实现失效点的定位。

现有的上述电势对比定位法中所采用的一次电子束的加速电压为1～2KV（千伏），分析样品需要进行事先处理到待观测的当前层，并需要确保样品表面具有很高的洁净度。该方法适用于金属结构以及尺寸较小的多晶硅结构。

但是，在检测多晶硅结构时，当多晶硅的尺寸较大（大于8um×8um）时，多晶硅可容纳的电荷增加，这使得在现有的电势对比定位法中，正常的多晶硅区域与异常的多晶硅区域（例如与基底短接的多晶硅）的颜色差别变得很小，甚至于难以区分，这样便导致了无法对失效点的定位。尤其是当失效点位于大尺寸多晶硅阵列中时，现有的电势对比定位法更是效率低下、耗时长并且成功率低下。

现有的电势对比定位法应用于较大尺寸多晶硅（大于8×8um）的失效分析时主要问题在于以下几个方面：

1、在进行样品去层处理至多晶硅层步骤中，当处理至多晶硅层时容易损伤多晶硅，进而造成分析结果错误，并且处理至多晶硅层的过程耗时长；

2、完成样品去层处理至多晶硅层步骤后，在进行样品表面清洁的过程中，使用BOE腐蚀液（HF和NH₄F混合的缓冲蚀刻液），该过程难以确保样品表面的高洁净度，会造成分析结果的错误，清洁过程使用酸会造成酸与氧化物的反应，进而氧化物的过度腐蚀导致了多晶硅层合衬底的分离，导致样品制备失败率的增加，另外该过程耗时较长；

3、在随后经过扫描电镜的一次电子束的扫描后，进行失效点定位时，样品表面各处电势（颜色）对比不明显，颜色差别小，造成定位的成功率低，对于多晶硅阵列来说更是耗时长、效率低。

因此，现有的上述方法还有待改进之处。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于电势对比定位法的样品处理方法，使得利用所述电势对比定位法能够在尺寸较大（大于8×8um）的多晶硅结构，尤其是大尺寸多经过阵列中快速有效地进行失效点定位，为后续的分析提供正确的依据。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于多晶硅层的失效点定位的方法，包括：

提供样品；

将所述样品进行去层处理至多晶硅层上的层间介质层；

对所述样品的表面进行清洁处理；

利用电势对比定位法对所述样品进行多晶硅层的失效点定位。

进一步，所述样品包括：

衬底；

形成于所述衬底上的多晶硅层；

形成于所述多晶硅层上的层间介质层ILD。

进一步，对所述样品进行去层处理采用机械研磨方法进行。

进一步，经过对所述样品进行去层处理后，保留于所述多晶硅层上的层间介质层的厚度为0.1～0.3um。

进一步，对所述样品的表面进行清洁处理的方法为：

采用超声波震荡方法在去离子水中对所述样品表面进行清洁；

利用去离子水冲洗所述样品表面；

利用气枪将样品表面吹干。

进一步，利用电势对比定位法对所述样品进行多晶硅层的失效点定位包括：

利用扫描电镜对所述样品进行扫描，所述扫描电镜中一次电子束的加速电压为5～8KV；

对扫描电镜的扫描结果中所显示的各处的多晶硅层的颜色进行对比，将颜色显示较深的位置定位为多晶硅层的失效点。

进一步，所述样品为多晶硅栅极半导体芯片。

进一步，所述样品中包含有尺寸大于8um×8um的多晶硅阵列。

进一步，所述失效点位于所述尺寸大于8um×8um的多晶硅阵列中。