專利名稱：用于定位梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中低阻抗微小缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到半導(dǎo)體芯片的失效分析定位技術(shù)，具體涉及對(duì)梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中低 阻抗微小缺陷的定位方法。
背景技術(shù)：
目前，用于定位梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中微小缺陷的方法大致可以分為以下幾種1.利用光學(xué)顯微鏡觀察。其缺陷在于由于分辨率大于1微米的限制，沒(méi)法觀察 到小于1微米的缺陷。2.用掃描電鏡放大觀察，分辨率達(dá)到幾個(gè)納米。其缺陷在于但由于梳狀金屬線 一般都是至少上千條交錯(cuò)在一起，面積也往往在100微米乘100微米以上，要從中找到小于 1微米的缺陷，需要很長(zhǎng)時(shí)間。3.光致阻抗變化技術(shù)，通過(guò)激光加熱引起電阻變化，電阻變化引起電流變化或電 壓變化，這個(gè)變化會(huì)被設(shè)備記錄，缺陷處電阻特性往往變化更敏感，從而定位出缺陷位置。 其存在的問(wèn)題是需加電測(cè)試，可能損害缺陷的原有形貌，同時(shí)技術(shù)特點(diǎn)適用于高阻抗缺陷 的分析，對(duì)低阻抗缺陷是瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于精確定位梳狀金屬線中微小缺陷的方 法，其將深亞微米級(jí)缺陷從厘米和毫米級(jí)別的區(qū)域中定位，從而幫助找到芯片的失效原因 和工藝線的不穩(wěn)定因素，最終實(shí)現(xiàn)芯片的高良率和高可靠性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于定位梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中低阻抗微小 缺陷的方法，包括以下步驟步驟一，通過(guò)聚焦粒子束電子顯微鏡穿孔到接地端，用聚焦粒 子束電子顯微鏡鍍金屬層將梳狀線的一端實(shí)現(xiàn)接地；步驟二，將梳狀線進(jìn)行η次等分，每次 等分作一次電壓襯度檢查，而每一次電壓襯度都可以將缺陷定位到原區(qū)域的二分之一范圍 內(nèi)，η次等分后，缺陷會(huì)定位在二的η次方分之一的面積范圍內(nèi)，η為正整數(shù)；步驟三，在定 位出的微小面積內(nèi)，用掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描，可觀察到被絕緣膜埋住的缺陷。本發(fā)明的有益效果在于提供了一種精確定位梳狀鋁線中細(xì)微缺陷的方法，其定 位速度快，效率高，一方面解決了半導(dǎo)體生產(chǎn)線中有些金屬生長(zhǎng)刻蝕相關(guān)工藝的缺陷找不 到的問(wèn)題，另一方面能大量節(jié)省人力和掃描電鏡的使用機(jī)時(shí)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述步驟一的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述步驟二的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述步驟三的示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述有缺陷部分的示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述找到圖4中缺陷的的流程圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例所述步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖6所示本發(fā)明包括以下步驟步驟一.如圖1所示，通過(guò)聚焦粒子束電子顯微鏡FIB穿孔到硅襯底(硅襯底通 常就是接地端)，用聚焦粒子束電子顯微鏡FIB鍍鉬金屬層將梳狀線的一端連接到襯底，實(shí) 現(xiàn)接地。步驟二 .如圖2所示，將梳狀線進(jìn)行η次等分，每次等分作一次電壓襯度VC檢查， 而每一次電壓襯度VC都可以將缺陷定位到原區(qū)域的二分之一范圍內(nèi)，η次等分后，缺陷會(huì) 定位在二的η次方分之一的面積范圍內(nèi)。步驟三.如圖3所示，在定位出的微小面積內(nèi)，用30千伏的高加速電壓掃描電子 顯微鏡SEM掃描，可將被絕緣膜埋住的缺陷觀察到。如圖3所示，高加速電壓，掃描電子顯 微鏡SEM收集到的信號(hào)的深度會(huì)更深。步驟一中所述的聚焦粒子束電子顯微鏡(Focused Ion Beam，聚焦粒子束電子顯 微鏡FIB)為用聚焦后的鎵正離子束作為入射粒子(或叫一次離子)撞擊樣品表面，會(huì)形 成二次離子、二次電子等，再通過(guò)收集二次電子成像；常見(jiàn)用途有斷面精細(xì)切割、成像(包 括電壓襯度像)、透射電鏡制樣、線路修復(fù)(包括開(kāi)孔和鍍金屬層連線)等。本專利用到聚 焦粒子束電子顯微鏡FIB的線路修復(fù)和電壓襯度成像功能。步驟二中所述的電壓襯度(Voltage Contrast，電壓襯度VC)包括掃描電子顯微 鏡和離子束顯微鏡都能實(shí)現(xiàn)，他們成像時(shí)是通過(guò)電子探頭收集一次粒子入射產(chǎn)生的二次電 子。對(duì)離子束顯微鏡，一次正離子入射到樣品表面時(shí)，會(huì)對(duì)樣品表面會(huì)有正電荷積累作用； 當(dāng)樣品表面的材料為導(dǎo)體且接地時(shí)，入射導(dǎo)致的電荷積累會(huì)迅速地導(dǎo)通掉，電子探頭能收 集到足夠多的二次電子，電壓襯度VC呈現(xiàn)為亮；當(dāng)樣品表面材料不接地時(shí)，無(wú)論是導(dǎo)體還 是絕緣體或半導(dǎo)體，由于正電荷積累無(wú)法釋放，產(chǎn)生一定的電勢(shì)，二次電子會(huì)受到樣品表面 的吸引，因此探頭收集的二次電子偏少，導(dǎo)致電壓襯度VC呈現(xiàn)為暗。本專利用到該功能步驟三中所述的掃描電子顯微鏡(Scanning Electronic Microscope，掃描電子 顯微鏡SEM)用調(diào)制好的一次電子束掃描樣品表面，用探頭收集包含豐富表面信息的二次 電子信號(hào)，形成樣品的表面圖像，放大倍率可達(dá)到數(shù)十萬(wàn)倍，分辨率達(dá)到納米級(jí)；一次電子 的加速電壓增加時(shí)，激發(fā)的二次電子包含的信息也越深。本專利用到其大倍率觀察性能，以 及高加速電壓實(shí)現(xiàn)獲取深度信息的特點(diǎn)。如圖5所示，以尋找圖4中的缺陷為例，其中，Cl時(shí)AA’的中點(diǎn)，C2為ACl的中點(diǎn)， C2，為C1A’的中點(diǎn)步驟一，實(shí)現(xiàn)一條梳狀線接地，在其中一條梳狀線的端頭附近(A點(diǎn))用聚焦粒子 束電子顯微鏡FIB開(kāi)孔并露出基板，用聚焦粒子束電子顯微鏡FIB鍍鉬金屬條連接A點(diǎn)和 基板，使這條梳狀線AA’實(shí)現(xiàn)接地，且電壓襯度VC顯示為亮，同時(shí)由于有缺陷橋連了這幾條 梳狀線，所以BB’的電壓襯度VC也為亮。步驟二，η次對(duì)分電壓襯度法，將缺陷定位到原區(qū)域的二的η次方分之一的面積范 圍內(nèi)。以實(shí)現(xiàn)將缺陷定位到四分之一范圍為例在Cl用聚焦粒子束電子顯微鏡FIB切斷金屬線，即AA’也分成兩半，此時(shí)C1A’由于不再接地，電壓襯度VC變?yōu)榘担珹Cl仍為亮，再觀 察BB’的電壓襯度，分亮和暗討論。若BB’的電壓襯度VC亮，表明缺陷在ACl 在C2點(diǎn)切 斷金屬線，對(duì)分ACl后觀察B’ B的電壓襯度VC情況，若亮，則缺陷在AC2內(nèi)，若不亮，則缺 陷在C2C1內(nèi)。這已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了缺陷定位到四分之一原區(qū)域面積的目的。若BB’的電壓襯度 VC暗，表明缺陷在C1A’ 用聚焦粒子束電子顯微鏡FIB鍍金屬鉬將切斷的Cl重新接好，此 時(shí)AA’和BB’全亮；在C2’點(diǎn)切斷金屬線，對(duì)分C1A’后，觀察B’ B的電壓襯度VC，若亮，則 缺陷在C1C2’，若暗，則表明缺陷在C2’A’，這也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了缺陷定位到四分之一原區(qū)域面 積的目的。步驟三.高加速電壓30千伏掃描電子顯微鏡SEM掃描2中定位出的小區(qū)域，直到 找到缺陷。本發(fā)明并不限于上文討論的實(shí)施方式。以上對(duì)具體實(shí)施方式
的描述旨在于為了描 述和說(shuō)明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見(jiàn)的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為 落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上的具體實(shí)施方式
用來(lái)揭示本發(fā)明的最佳實(shí)施方法，以使得本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實(shí)施方式以及多種替代方式來(lái)達(dá)到本發(fā)明的 目的。
權(quán)利要求
1.一種用于定位梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在于包括以下步驟步驟一，通過(guò)聚焦粒子束電子顯微鏡穿孔到接地端，用聚焦粒子束電子顯微鏡鍍金屬 層將梳狀線的一端實(shí)現(xiàn)接地；步驟二，將梳狀線進(jìn)行η次等分，每次等分作一次電壓襯度檢查，而每一次電壓襯度都 可以將缺陷定位到原區(qū)域的二分之一范圍內(nèi)，η次等分后，缺陷會(huì)定位在二的η次方分之一 的面積范圍內(nèi)，η為正整數(shù)；步驟三，在定位出的微小面積內(nèi)，用掃描電子顯微鏡進(jìn)行高加速電壓掃描，可觀察到被 絕緣膜埋住的缺陷。
2.如權(quán)利要求1所述的用于定位梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在 于所述步驟一當(dāng)中的接地端為硅襯底，用聚焦粒子束電子顯微鏡鍍金屬層將梳狀線的一 端連接到襯底，實(shí)現(xiàn)接地。
3.如權(quán)利要求1所述的用于定位梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在 于步驟一中所述聚焦粒子束電子顯微鏡鍍金屬層為鍍鉬金屬層。
4.如權(quán)利要求1所述的用于定位梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在 于所述步驟三中，使用30千伏的高加速電壓掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描。
5.如權(quán)利要求1所述的用于定位梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中低阻抗微小缺陷的方法，其特征在 于所述步驟二中，將金屬線選擇性對(duì)分η次，每次都將縮小缺陷的存在范圍將為上一次的 二分之一。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于定位梳狀金屬線結(jié)構(gòu)中低阻抗微小缺陷的方法，包括以下步驟步驟一，通過(guò)聚焦粒子束電子顯微鏡穿孔到接地端，用聚焦粒子束電子顯微鏡鍍金屬層將梳狀線的一端實(shí)現(xiàn)接地；步驟二，將梳狀線進(jìn)行n次等分，每次等分作一次電壓襯度檢查，而每一次電壓襯度都可以將缺陷定位到原區(qū)域的二分之一范圍內(nèi)，n次等分后，缺陷會(huì)定位在二的n次方分之一的面積范圍內(nèi)，n為正整數(shù)；步驟三，在定位出的微小面積內(nèi)，用掃描電子顯微鏡進(jìn)行高加速電壓掃描，可觀察到被絕緣膜埋住的缺陷。本發(fā)明定位速度快，效率高，解決了半導(dǎo)體生產(chǎn)線中有些金屬生長(zhǎng)刻蝕相關(guān)工藝的缺陷找不到的問(wèn)題，能大量節(jié)省人力和掃描電鏡的使用機(jī)時(shí)。
文檔編號(hào)G01N23/22GK102053098SQ20091020176
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者賴華平 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司