[发明专利]正交通孔链测试结构开路失效的分析方法

说明书

本发明公开了一种正交通孔链测试结构开路失效的分析方法，先电性验证哪条正交通孔链出现开路情况，逐层研磨至失效位置上层介质层；将开路正交通孔链一端接地，使其处于接地状态，该通孔链另一端处于悬空状态，另一条相邻正常的通孔链处于悬空状态，在失效点处上层金属互联层会出现明暗差别的电压衬度图像，观察失效点处上层金属互联层上表面是否有失效点；在确定的上层金属互联层失效点处的x方向与失效区域相似结构处，利用聚焦离子束去层直至看见下层金属互联层结构，去层区域中与失效点X方向所对应的下层金属互联层所在位置即为失效点下层金属互联层位置，从而确定TEM的制样位置。本发明能够精确定位电路中开路失效模式的异常位置。

技术领域

本发明涉及半导体失效分析领域，特别是涉及一种正交通孔链测试结构开路失效的分析方法，属于精确定位失效点的方法。

背景技术

半导体的失效分析流程为先电性验证失效模式，采用电性手段和物性手段进行失效定位，从而找到根本原因。失效分析定位是在一个厘米或毫米量级的芯片上，找到纳米级别的失效点，这无异于大海捞针。因此会设计一些测试结构用来监控工艺缺陷，帮助线上解决工艺问题，促进研发进程。

由于常规通孔链失效位置处上层结构-通孔/接触孔-下层结构位于同一截面。因此，针对常规通孔链的开路失效的定位手段是逐层研磨并利用二次电子的被动电压衬度(Passive Voltage Contrast,PVC)与主动电压衬度(Active Voltage Contrast,AVC)或电子束吸收电流(Electron Beam Absorbed Current,EBAC)等手段来精确定位异常位置。常规通孔链结构参见图1所示，其中，标号1表示上层金属互联层，标号7表示下层金属互联层，黑色的圆点表示通孔(下同)，Pad1、Pad2表示焊盘1、焊盘2。

但随着测试结构的复杂化，如三维立体的正交通孔链，利用常规的定位分析手段无法判断下层金属互联层和通孔的所在位置，从而无法精确地定到失效位置。

图2是一种正交通孔链的测试结构，其中，标号1表示上层金属互联层，标号7表示下层金属互联层(图2中下层金属互联层7为由粗实线表示的垂直方向的长方形，仅示意性的标注了部分标号，未全部标注标号7)； Pad1-Pad4表示焊盘1-焊盘4(下同)；黑色的圆点表示通孔(下同)。对图 2所示正交通孔链的测试结构开路问题，如果用现有技术无法解决的原因在于：

1、被动电压衬度(PVC)定位：适用于开路失效以及接触孔级别的短路失效。只能定位到上层金属互联层的失效点，对于复杂结构无法判断下一层通孔及金属互联层的位置，从而无法确定失效点。

2、使用纳米探针台(Nano-probe)的主动电压衬度(AVC)/电子束吸收电流(EBAC)功能定位：对于测试结构需要在相应上层金属层或焊盘利用聚焦离子束去层(FIBmilling)出窗口且不能损伤测试结构，过程复杂，并且由于测试结构复杂和上层金属互联层的干扰，无法判断下一层通孔及金属互联层的位置，从而无法确定失效点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种正交通孔链测试结构开路失效的分析方法，能够精确定位电路开路失效模式的异常位置，使得后续的TEM (透射电子显微镜)分析得以进行，进而找到失效原因。

为解决上述技术问题，本发明的正交通孔链测试结构开路失效的分析方法，包括如下步骤：

步骤1、先电性验证哪条正交通孔链出现开路情况，逐层研磨至失效位置上层介质层；

步骤2、将开路正交通孔链一端接地，使其处于接地状态，该通孔链另一端处于悬空状态，另一条相邻正常的通孔链处于悬空状态，在失效点处上层金属互联层会出现明暗差别的电压衬度图像，观察失效点处上层金属互联层上表面是否有失效点，若有，则执行步骤4；若没有，则失效点在下方通孔及下层金属互联层处，执行步骤3；