一種失效分析樣品的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種失效分析樣品的制備方法，包括以下步驟：步驟S1、提供一待分析樣品，所述待分析樣品的一截面設(shè)置有集成電路，所述集成電路中設(shè)有一凹槽，且該集成電路除凹槽以外部分表面覆蓋有一保護(hù)層；步驟S2、利用一填充材料將所述凹槽完全填充并將該凹槽所在截面完全覆蓋；步驟S3、對(duì)所述待分析樣品進(jìn)行研磨，并對(duì)所述集成電路進(jìn)行觀測(cè)和分析。本發(fā)明以去除保護(hù)層時(shí)保證了良好的均勻性，樣品的制備過(guò)程簡(jiǎn)單快速，且成本極低，該樣品可以順利地進(jìn)行后續(xù)失效分析，同時(shí)提高了觀測(cè)效率及準(zhǔn)確率，為提局廣品良率提供依據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種失效分析樣品的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體檢測(cè)領(lǐng)域，確切的說(shuō)，涉及一種失效分析樣品的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 集成電路制造技術(shù)隨著摩爾定律而快速向微小化發(fā)展，晶片尺寸因集成度提高而 不斷縮小以增加晶片單位面積的元件數(shù)量，生產(chǎn)線上的使用的線寬（critical dimension， CD)已經(jīng)由微米進(jìn)入到納米領(lǐng)域。當(dāng)器件縮小到一定領(lǐng)域時(shí)，需要對(duì)制備出的樣品進(jìn)行失效 分析以及電路檢測(cè)等必不可少的步驟，從而為提高產(chǎn)品良率提供依據(jù)。
[0003] 失效分析中，對(duì)樣品目標(biāo)結(jié)構(gòu)做完聚焦離子束截面分析后，有時(shí)還需要繼續(xù)對(duì)樣 品進(jìn)行去層次，即去除待分析結(jié)構(gòu)上的保護(hù)層以便于后續(xù)分析。
[0004] 目前常規(guī)使用的去除層次的方法主要是手動(dòng)研磨、濕法腐蝕(wet etch)相結(jié)合的 辦法來(lái)對(duì)保護(hù)層進(jìn)行去除。由于截面分析后樣品表面存在凹陷，參照附圖1中區(qū)域1，濕法 腐蝕會(huì)通過(guò)截面直接腐蝕待分析結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響后續(xù)觀測(cè)效果。
[0005] 由于濕法腐蝕的局限性，只能使用手動(dòng)研磨法對(duì)這一類(lèi)樣品去層次。如圖2可見(jiàn)， 這類(lèi)樣品在手動(dòng)研磨法去層次時(shí)，由于凹陷附近會(huì)較快的磨損，無(wú)法獲得較好的均勻性，嚴(yán) 重時(shí)凹陷區(qū)域附近的結(jié)構(gòu)會(huì)先露出甚至磨損（如圖3所示區(qū)域2)，而其他區(qū)域的結(jié)構(gòu)上還 保留較厚的上層物質(zhì)（如圖3所示區(qū)域3)，給制樣和后續(xù)觀測(cè)分析帶來(lái)了很大的困難，甚至 造成制樣失敗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所提出的問(wèn)題提供了一種失效分析樣品的制備方法，具體方 案如下：
[0007] -種失效分析樣品的制備方法，其中，包括以下步驟：
[0008] 步驟S1、提供一待分析樣品，所述待分析樣品的一截面設(shè)置有集成電路，所述集成 電路中設(shè)有一凹槽，且該集成電路除凹槽以外部分表面覆蓋有一保護(hù)層；
[0009] 步驟s2、利用一填充材料將所述凹槽完全填充并將該凹槽所在截面完全覆蓋；
[0010] 步驟S3、對(duì)所述待分析樣品進(jìn)行研磨，并對(duì)所述集成電路進(jìn)行觀測(cè)和分析。
[0011] 上述的方法，其中，所述步驟S2包括如下步驟：
[0012] 步驟S2a、提供一基板，對(duì)所述基板進(jìn)行加熱后，在所述基板上表面點(diǎn)涂一層填充 材料并使其完全融化；
[0013] 步驟S2b、利用融化后的填充材料所述凹槽完全填充并將該凹槽所在截面完全覆 蓋；
[0014]步驟S2C、將所述待分析樣品置于一冷卻臺(tái)上，以使所述待分析樣品位于所述凹槽 內(nèi)以及凹槽所在截面的填充材料冷卻凝固。
[0015] 上述的方法，其中，所述基板為玻璃材質(zhì)的載玻片。
[0016] 上述的方法，其中，所述填充材料為可塑性材料。
[0017] 上述的方法，其中，所述填充材料為熱熔膠。
[0018] 上述的方法，其中，所述填充材料為透明材料。
[0019] 上述的方法，其中，在步驟S3中，利用掃描電子顯微鏡對(duì)所述待分析樣品截面進(jìn) 行觀測(cè)；
[0020] 當(dāng)觀測(cè)到所述集成電路具有缺陷時(shí)，繼續(xù)對(duì)該缺陷做聚焦離子束截面分析。
[0021] 上述的方法，其中，對(duì)所述待分析樣品進(jìn)行手動(dòng)研磨以去除所述保護(hù)層，使所述集 成電路滿足所述掃描電子顯微鏡觀測(cè)需求。
[0022] 上述的方法，其中，所述保護(hù)層為二氧化硅介電層和金屬互連層。
[0023] 在對(duì)失效分析樣品進(jìn)行一系列檢測(cè)之前，先利用以填充材料將該樣品截面的凹槽 進(jìn)行填充，之后進(jìn)行研磨后可均勻地去除保護(hù)層，進(jìn)而可以更加清晰直觀的對(duì)樣品進(jìn)行觀 測(cè)。本發(fā)明樣品的制備過(guò)程簡(jiǎn)單快速，且成本極低，該樣品可以順利地進(jìn)行后續(xù)失效分析。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜 形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例 繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0025] 圖1為待分析樣品未經(jīng)研磨和刻蝕前的示意圖；
[0026] 圖2為待分析樣品的凹陷未經(jīng)填充去層次時(shí)，凹陷附近磨損較快的示意圖；
[0027] 圖3為待分析樣品進(jìn)行手動(dòng)研磨后存在缺陷的示意圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明一種失效分析樣品的制備方法的流程圖；
[0029] 圖5為待分析樣品凹槽被熱熔膠填充后的掃描電子顯微鏡觀測(cè)圖；
[0030] 圖6為對(duì)圖5所示分析樣品進(jìn)行手動(dòng)研磨后的掃描電子顯微鏡觀測(cè)圖；
[0031] 圖7為本發(fā)明利用掃描電子顯微鏡對(duì)圖1所示待分析樣品掃描發(fā)現(xiàn)缺陷的觀測(cè) 圖；
[0032] 圖8為對(duì)圖7所示樣品的缺陷做聚焦離子束分析的觀測(cè)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然 而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以 實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn) 行描述。
[0034] 為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便 闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本 發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0035] 本發(fā)明提供了一種待分析樣品制備方法，參照?qǐng)D4所示，具體包括如下步驟：
[0036] 步驟S1、提供一待分析樣品，待分析樣品的一截面設(shè)置有集成電路，集成電路表面 覆蓋有保護(hù)層，且集成電路中具有一凹槽，且該保護(hù)層不覆蓋在凹槽的表面?？蓞⒄?qǐng)D1所 示，該圖為待分析樣品未經(jīng)處理后的電子顯微鏡的截面示意圖，在該截面設(shè)置有集成電路， 且該截面具有一凹槽1。在本發(fā)明中，一個(gè)可選但并不局限的實(shí)施方式為，上述的保護(hù)層為 二氧化娃介電層和金屬互連層。 _7]步驟S2、_-±貞充撕將凹槽完全填充并將翻撕在麵完全覆蓋。
[0038] 具體的，該步驟S2包括：
[0039]步驟S2a、提供一基板，對(duì)基板進(jìn)行加熱后，繼續(xù)于基板上表面點(diǎn)涂一層填充材料 并使其融化。
[0040]在本發(fā)明中，先將一玻璃材質(zhì)的基板（如載玻片）放置在加熱臺(tái)上加溫，待溫度上 升后在基板上點(diǎn)涂一定量的填充材料。優(yōu)選的，該填充材料為透明的可塑性膠體；進(jìn)一步優(yōu) 選的，可選用熱熔膠作為填充材料。由于熱熔膠在常溫下為固體，熱熔膠加熱到一定溫度變 為能流動(dòng)且有一定粘性的液體，而冷卻后又會(huì)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固體，進(jìn)而在后續(xù)工藝將待分 析樣品截面處的凹槽1完全填充，可避免在后續(xù)對(duì)待分析樣品截面進(jìn)行研磨時(shí)，由于凹槽1 附近的磨損速率較大從而影響后續(xù)的觀測(cè)和分析。同時(shí)選用透明的可塑性膠體，在完成后 續(xù)研磨并利用掃描電子顯微鏡觀測(cè)時(shí)，也降低了由于填充材料可能未被完全去除進(jìn)而影響 觀測(cè)效果。
[0041]步驟S2b、利用融化后的填充材料將凹槽進(jìn)行填充并將該凹槽所在截面進(jìn)行完全 覆蓋。
[0042]在此步驟中，將待分析樣品具有凹槽的截面置于基板上，使用棉簽（或其他不會(huì) 對(duì)待分析樣品造成物理?yè)p傷的工具）的背端按壓待分析樣品的背面并在基板上來(lái)回滑動(dòng)， 使熱熔膠充分填充截面分析后的凹槽并均勻覆蓋在樣品表面。
[0043]步驟S2c、將待分析樣品置于一冷卻臺(tái)上，以使待分析樣品表面涂覆的填充材料冷 卻凝固。
[0044]具體的，使用棉簽按壓樣品移動(dòng)至基板邊緣，使樣品一端懸空并用鑷子夾起樣品， 并將待分析樣品置于一冷卻臺(tái)上，且保證凹槽所在截面朝上，以使待分析樣品位于凹槽內(nèi) 以及覆蓋于凹槽所在截面的填充材料冷卻凝固。
[0045] 步驟S3、對(duì)待分析樣品進(jìn)行研磨，以去除保護(hù)層并對(duì)集成電路進(jìn)行觀測(cè)和分析。
[0046] 具體的，選用手動(dòng)研磨的方式來(lái)對(duì)待分析樣品具有凹槽的截面進(jìn)行研磨，由于熱 熔膠將凹槽充分填充且均勻覆蓋在樣品截面，因此在研磨時(shí)，不會(huì)由于凹槽附近的研磨速 率較大，從而導(dǎo)致凹槽附近的集成電路早早暴露出來(lái)，而其余部分的保護(hù)層并沒(méi)有被充分 研磨掉，進(jìn)而有效的保證了經(jīng)過(guò)研磨后待分析樣品截面的均勻性，有利于后續(xù)的掃面電子 顯微鏡觀測(cè)以及對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷做聚焦離子束截面分析。
[0047] 參照?qǐng)D5和圖6所示，圖5為待分析樣品凹槽被熱熔膠填充后的掃描電子顯微鏡 觀測(cè)圖；圖6為對(duì)圖5所示分析樣品進(jìn)行手動(dòng)研磨后的掃描電子顯微鏡觀測(cè)圖。根據(jù)圖6 可明顯看出，對(duì)經(jīng)本發(fā)明處理后的待分析樣品進(jìn)行研磨后，樣品截面比較均勻，同時(shí)在凹 槽附近并沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)度磨損的現(xiàn)象，樣品截面暴露出的集成電路形貌非常清晰，在后續(xù)進(jìn) 行觀測(cè)、分析能夠很清楚的辨析樣品截面各位置處，進(jìn)而提高檢測(cè)效果。
[0048] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明可對(duì)集成電路中的金屬互連線進(jìn)行缺陷檢查，圖7為對(duì) 圖6中金屬互連線存在的缺陷做聚焦離子束截面分析的觀測(cè)圖，根據(jù)圖示可較清晰的發(fā)現(xiàn) 金屬互連線上存在電遷移損傷4,因此需要通過(guò)聚焦離子束做截面分析，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D8所 示，根據(jù)聚焦離子束截面分析可以很清晰的判斷缺陷所在，并為工藝改良提供依據(jù)。由于通 過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行了熱熔膠涂覆處理，在進(jìn)行研磨后使得觀測(cè)畫(huà)面更加清晰，進(jìn)而提升了觀測(cè) 的精確及效率。
[0049] 綜上所述，由于本發(fā)明采用了如上技術(shù)方案，在對(duì)一截面具有凹槽的樣品進(jìn)行觀 測(cè)分析前，先利用熱熔膠將凹槽進(jìn)行填充并覆蓋在樣品截面，在后續(xù)用研磨方式去除保護(hù) 層后保證了樣品截面具有一平整均勻的表面，進(jìn)而在后續(xù)進(jìn)行掃描進(jìn)行觀察時(shí)，不會(huì)由于 凹槽附近產(chǎn)生過(guò)度磨損已經(jīng)截面不平整而影響觀測(cè)效果，導(dǎo)致樣品制備失敗。本發(fā)明所提 供的品的制備方法簡(jiǎn)單快速，且成本極低，該樣品可以順利地進(jìn)行后續(xù)失效分析，同時(shí)提高 了觀測(cè)效率及準(zhǔn)確率，為提局廣品良率提供依據(jù)。
[0050] 以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí) 施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭 示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的 等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā) 明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種失效分析樣品的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟S1、提供一待分析樣品，所述待分析樣品的一截面設(shè)置有集成電路，所述集成電路 中設(shè)有一凹槽，且該集成電路除凹槽以外部分表面覆蓋有一保護(hù)層； 步驟S2、利用一填充材料將所述凹槽完全填充并將該凹槽所在截面完全覆蓋； 步驟S3、對(duì)所述待分析樣品進(jìn)行研磨，并對(duì)所述集成電路進(jìn)行觀測(cè)和分析。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2包括如下步驟： 步驟S2a、提供一基板，對(duì)所述基板進(jìn)行加熱后，在所述基板上表面點(diǎn)涂一層填充材料 并使其完全融化； 步驟S2b、利用融化后的填充材料所述凹槽完全填充并將該凹槽所在截面完全覆蓋； 步驟S2c、將所述待分析樣品置于一冷卻臺(tái)上，以使所述待分析樣品位于所述凹槽內(nèi)以 及凹槽所在截面的填充材料冷卻凝固。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基板為玻璃材質(zhì)的載玻片。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述填充材料為可塑性材料。
5. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述填充材料為熱熔膠。
6. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述填充材料為透明材料。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S3中，利用掃描電子顯微鏡對(duì)所述待 分析樣品截面進(jìn)行觀測(cè)； 當(dāng)觀測(cè)到所述集成電路具有缺陷時(shí)，繼續(xù)對(duì)該缺陷做聚焦離子束截面分析。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述待分析樣品進(jìn)行手動(dòng)研磨以去除所 述保護(hù)層，使所述集成電路滿足所述掃描電子顯微鏡觀測(cè)需求。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述保護(hù)層為二氧化硅介電層和金屬互連 層。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK104215482SQ201410375174
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】白月 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司