專利名稱：使用聚焦離子束于供物性失效分析的多層半導(dǎo)體中曝露所欲層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置的失效分析，尤指一種于多層半導(dǎo)體裝置中曝露所欲層的方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于半導(dǎo)體集成電路(integrated circuit，IC)的失效分析，掃瞄式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)或是聚焦離子束(focusedion beams，F(xiàn)IB)等技術(shù)或工具已經(jīng)過長時間的發(fā)展，可以檢測在制作后段產(chǎn)生的缺陷，這些工具被用在電性分析及物性分析，以找到缺陷發(fā)生的根源。
不過，如果缺陷是在制作前端或是一開始的步驟就已生成，如柵極氧化層缺陷，即使我們可經(jīng)由電性分析檢測失效集成電路，但是經(jīng)由物性分析很難找到這類缺陷的根源，現(xiàn)有方法是以聚焦離子束和穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscope，TEM)來檢查柵極氧化層缺陷，不過利用這些工具只能檢測柵極氧化層的縱斷面，得到的是較低的缺陷檢測率，另外，在深次微米制作技術(shù)中，集成電路的柵極氧化層變得更薄、更容易損壞，舉個例子，制作中的電漿程序或靜電效應(yīng)都可能會破壞柵極氧化層。
Lee所著篇名為「上視穿透式電子顯微鏡試片制備方法」的美國專利號5,935,870揭露一種物性失效分析方法，就是曝露出集成電路內(nèi)的柵極氧化層，Lee的方法是使用化學(xué)機械研磨法(chemical mechanical polishing，CMP)、蝕刻法、離子研磨法斗，以剝除柵極氧化層上方的其它層，不過這個方法既麻煩又昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，提供一種在多層半導(dǎo)體裝置中露出目標層的方法，其中在目標層上方至少有一層上方層，這個方法包括利用聚焦離子束設(shè)備移除至少一層上方層，露出整個目標層。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，提供一種半導(dǎo)體裝置的制備方法，供穿透式電子顯微鏡分析，這個方法包括提供一多層半導(dǎo)體裝置，其中于目標層上方至少有一層上方層，并利用聚焦離子束移除至少一層上方層，以露出整個目標層。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，提供一種具有多個晶粒的半導(dǎo)體晶片或封裝品的缺陷檢測方法，這個方法包括對晶片或封裝品進行電性失效分析、確認其中至少一個晶粒有缺陷、確認在至少一個缺陷晶粒中的欲分析目標層、以聚焦離子束設(shè)備移除已確認缺陷晶粒的至少一上方層、以及露出將供物性缺陷分析的整個目標層。
本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點將在下列敘述中說明，還有可通過實施本發(fā)明得到其它顯而易見的目的及優(yōu)點，通過所附申請專利范圍所特別指出的元件及結(jié)合應(yīng)用可以明了及達成本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
這里應(yīng)注意，不管是前文的原則性敘述或是接下來的詳細敘述，都僅做為解釋說明之用，不是用來限制由申請專利范圍所定義的本發(fā)明。


構(gòu)成部份說明書的下列圖式可以說明符合本發(fā)明范疇的實施例，與文字說明并合以解釋本發(fā)明的原理。
圖1說明傳統(tǒng)的聚焦離子束結(jié)構(gòu)；圖2為傳統(tǒng)多層半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為符合本發(fā)明實施例的取樣減層半導(dǎo)體裝置的示意圖；以及圖4為根據(jù)本發(fā)明方法實施例的流程圖。
具體實施例方式
在圖式中加入標號以詳細說明本發(fā)明的實施例，在所有圖式中，同樣或類似的元件會盡可能以同樣的標號表示。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種可以曝露出多層半導(dǎo)體裝置的目標層的方法，主要是利用聚焦離子束剝除在目標層上方的至少一層上方層。
圖1說明本發(fā)明所使用的傳統(tǒng)聚焦離子束結(jié)構(gòu)，請參閱圖1，聚焦離子束結(jié)構(gòu)10通常包含離子源12(如Ga+源)、聚焦透鏡14及物鏡16，如此可以經(jīng)由離子聚焦裝置18將離子束120聚焦于試片20(即本文的半導(dǎo)體裝置，包括半導(dǎo)體晶片或封裝品)上。聚焦離子束結(jié)構(gòu)10通常還包含可調(diào)整孔徑22、遮黑板24、偏光器26、檢測器28、氣體注射器30等，因為聚焦離子束結(jié)構(gòu)10是傳統(tǒng)的裝置，所以上述聚焦離子束元件的功能在此就不再贅述。
圖2為供穿透式電子顯微鏡分析的多層裝置40的示意圖，請參閱圖2，多層裝置40(像是具有多層的半導(dǎo)體裝置)包括基板42、NMOS電晶體44、形成于n井內(nèi)的PMOS電晶體46、隔離結(jié)構(gòu)50、金屬層52、介電層54。NMOS電晶體44包括形成于柵極氧化層56上方的復(fù)晶硅柵極440、與金屬層52耦合的擴散區(qū)域442和444；同樣地，PMOS電晶體46包括形成于柵極氧化層56上方的復(fù)晶硅柵極460、與金屬層52耦合的擴散區(qū)域462和464。
柵極氧化層56上有復(fù)晶硅層440、更上方又有介電層54、再上方還有金屬層52，要露出NMOS電晶體44的柵極氧化層56，可以直接在多層裝置40上方使用聚焦離子束設(shè)備，移除蓋在柵極氧化層56上方的金屬層52、介電層54、復(fù)晶硅柵極440等上方層，在一實施例中，露出整個柵極氧化層56有助于接下來的穿透式電子顯微鏡分析。
圖3顯示完全露出柵極氧化層56的多層裝置40，在電性分析定義出失效層之后，利用本發(fā)明提供的方法可以制備適用于穿透式電子顯微鏡分析的試片，因此露出整個柵極氧化層56可以改善缺陷檢測率。
圖4是為根據(jù)本發(fā)明實施例的流程圖，請參閱圖4，于步驟60中，先針對制成的半導(dǎo)體晶片或封裝品進行電性失效分析，制成的半導(dǎo)體晶片或封裝品中包括有多個晶粒；于步驟62中，當電性失效分析檢測到在其中一個晶粒上有缺陷，就會在有缺陷的晶粒上做標示，以區(qū)分有缺陷和無缺陷的晶粒；于步驟64中，以聚焦離子束結(jié)構(gòu)處理失效裝置，露出目標層(如柵極氧化層)，聚焦離子束會移除蓋住目標層的上方層，露出整個目標層，如此有助于接下來的穿透式電子顯微鏡分析，因此，本發(fā)明也同時提供了一種裝置缺陷的物性分析方法。
對于熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，通過參照本發(fā)明及實施本發(fā)明可以推衍出其他顯而易見的實施例，請注意所提供的說明書與范例僅用于說明，本發(fā)明的確實范疇及精神應(yīng)由下列權(quán)利要求書的范圍所定義。
權(quán)利要求
1.一種于多層半導(dǎo)體裝置中曝露一目標層的方法，其中于該目標層上方重疊有至少一上方層，該方法包括以一聚焦離子束設(shè)備移除該至少一上方層；以及曝露出該目標層的整個區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該目標層是一柵極氧化層。
3.一種供穿透式電子顯微鏡分析的半導(dǎo)體裝置的制備方法，包括提供一多層半導(dǎo)體裝置，其中于一目標層上方重疊有至少一上方層；以及通過一聚焦離子束移除該至少一上方層，以露出該目標層的整個區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該目標層是一柵極氧化層。
5.一種內(nèi)含多個晶粒的半導(dǎo)體裝置的缺陷檢測方法，包括針對該半導(dǎo)體裝置進行一電性失效分析；確認于該多個晶粒中的至少一個晶粒中有缺陷；以電性分析于該至少一缺陷晶粒中確認一目標層；以一聚焦離子束設(shè)備移除該已確認具缺陷晶粒的至少一上方層；以及曝露出該目標層的整個區(qū)域以供物性缺陷分析。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該目標層是一柵極氧化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該半導(dǎo)體裝置是一晶片。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該半導(dǎo)體裝置是一封裝品。
全文摘要
一種針對包含多個晶粒的半導(dǎo)體晶片或封裝品的缺陷檢測方法，這種方法包括對半導(dǎo)體晶片或封裝品進行電性失效分析；確認該多個晶粒的至少一個晶粒中的缺陷；在該至少一個缺陷晶粒中確認要進行分析的目標層；以聚焦離子束設(shè)備移除已確認的缺陷晶粒的至少一上方層；以及曝露出將供物性缺陷分析的整個目標層。
文檔編號G01R31/28GK1506671SQ20031012258
公開日2004年6月23日 申請日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
發(fā)明者洪文治, 李文彬 申請人:華邦電子股份有限公司