電子束吸收電流表征方法在芯片失效分析中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2022-01-16 01:27
隨著集成電路芯片關(guān)鍵尺寸和金屬連線線寬越來越小,傳統(tǒng)的失效點(diǎn)定位方法,如微光顯微鏡或光束誘導(dǎo)電阻變化等,由于分辨率的限制不能精確地定位故障點(diǎn)。電壓襯度分析方法雖然在一些開路、短路失效分析中能快速地定位失效點(diǎn),但是其局限于芯片同層分析。電子束吸收電流（EBAC）表征方法由于其定位精準(zhǔn)且不局限于同層分析被越來越多地應(yīng)用于先進(jìn)制程芯片的失效分析。通過對開路、高阻和短路失效樣品的分析,體現(xiàn)了EBAC方法在集成電路芯片失效分析中的獨(dú)特優(yōu)勢,在涉及多層金屬層的失效定位分析時(shí),EBAC方法更加簡便精確,可保證分析的成功率并縮短分析周期。
【文章來源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2020,45(03)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
EBAC方法原理示意圖
圖2所示為晶圓電性能合格測試(wafer acceptance test, WAT)中芯片有源區(qū)內(nèi)接觸孔鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),圖2(a)和(b)分別為結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖,圖中AA為有源區(qū),CT為接觸孔,M1為第一層金屬層,有源區(qū)和金屬層通過接觸孔形成鏈狀結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)過程中常采用整個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的電阻值來監(jiān)測相關(guān)制造工藝過程是否存在缺陷。如果電阻值高于或低于標(biāo)準(zhǔn)值,就認(rèn)為工藝出現(xiàn)異常,需要通過失效分析找到原因。所測樣品有5層金屬層,根據(jù)電阻測試結(jié)果,初步認(rèn)定存在開路失效。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致開路失效最有可能出現(xiàn)的工藝問題是某個(gè)或某幾個(gè)接觸孔上下界面接觸不良,但是一個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)可能包含成千上萬個(gè)接觸孔,隨機(jī)分析一個(gè)接觸孔基本不可能找到失效點(diǎn)。對失效樣品1通過平面研磨方式除去M1層以上的金屬層結(jié)構(gòu)直至露出M1層表面,并進(jìn)行電壓襯度分析。圖3(a)所示為該樣品的M1層電壓襯度像,結(jié)果顯示整個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)亮度一致,沒有發(fā)現(xiàn)明顯的亮暗斷點(diǎn)。由于M1層沒有發(fā)現(xiàn)問題,隨后去掉M1層,對接觸孔進(jìn)行電壓襯度分析,結(jié)果如圖3(b)所示,接觸孔的電壓襯度像也無明顯的亮暗斷點(diǎn),因此不能定位故障點(diǎn),無法進(jìn)行后續(xù)的物性分析。圖3 樣品1的電壓襯度像
圖2 接觸孔鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)示意圖沒有找到樣品1的失效原因,再對具有同類失效現(xiàn)象的樣品2進(jìn)行分析。使用同樣方法處理到M1層表面,然后用EBAC方法進(jìn)行分析,圖4所示為樣品2的EBAC圖像,對比圖3(a)的電壓襯度像,鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中左邊第二列在M1層有明顯的亮暗斷點(diǎn),說明結(jié)構(gòu)在此處出現(xiàn)了問題。針對這一斷點(diǎn),沿著亮暗斷點(diǎn)處的M1層長邊方向進(jìn)行了透射電子顯微鏡(TEM)截面分析,如圖5所示。TEM結(jié)果顯示這一段M1層下接觸孔底部大部分沒有接觸到有源區(qū),導(dǎo)致整個(gè)鏈狀結(jié)構(gòu)開路。分析認(rèn)為這種情況可能是芯片制造過程中接觸孔開孔蝕刻時(shí)間不夠?qū)е碌�。一般情況下,電壓襯度分析能定位開路結(jié)構(gòu),而樣品1沒有亮暗斷點(diǎn),因此認(rèn)為與樣品2類似,接觸孔沒有完全和有源區(qū)斷開,只在局部區(qū)域與有源區(qū)相連,從而使此處能通過微小電流。這說明結(jié)構(gòu)內(nèi)存在差異較大的電流時(shí)通過EBAC方法也能定位失效點(diǎn)。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于失效物理的集成電路故障定位方法[J]. 陳選龍,李潔森,黎恩良,劉麗媛,方建明. 半導(dǎo)體技術(shù). 2019(04)
[2]電壓襯度在CMOS集成電路失效分析中的應(yīng)用[J]. 馬香柏. 集成電路應(yīng)用. 2017(05)
[3]基于熱激光激發(fā)OBIRCH技術(shù)的失效分析[J]. 陳選龍,劉麗媛,鄺賢軍,許廣寧,崔仕樂. 半導(dǎo)體技術(shù). 2015(01)
[4]電壓襯度像技術(shù)在IC失效分析中的應(yīng)用[J]. 陳琳,汪輝. 半導(dǎo)體技術(shù). 2008(07)
本文編號(hào)：3591665
【文章來源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2020,45(03)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
EBAC方法原理示意圖
圖2所示為晶圓電性能合格測試(wafer acceptance test, WAT)中芯片有源區(qū)內(nèi)接觸孔鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),圖2(a)和(b)分別為結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖,圖中AA為有源區(qū),CT為接觸孔,M1為第一層金屬層,有源區(qū)和金屬層通過接觸孔形成鏈狀結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)過程中常采用整個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的電阻值來監(jiān)測相關(guān)制造工藝過程是否存在缺陷。如果電阻值高于或低于標(biāo)準(zhǔn)值,就認(rèn)為工藝出現(xiàn)異常,需要通過失效分析找到原因。所測樣品有5層金屬層,根據(jù)電阻測試結(jié)果,初步認(rèn)定存在開路失效。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致開路失效最有可能出現(xiàn)的工藝問題是某個(gè)或某幾個(gè)接觸孔上下界面接觸不良,但是一個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)可能包含成千上萬個(gè)接觸孔,隨機(jī)分析一個(gè)接觸孔基本不可能找到失效點(diǎn)。對失效樣品1通過平面研磨方式除去M1層以上的金屬層結(jié)構(gòu)直至露出M1層表面,并進(jìn)行電壓襯度分析。圖3(a)所示為該樣品的M1層電壓襯度像,結(jié)果顯示整個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)亮度一致,沒有發(fā)現(xiàn)明顯的亮暗斷點(diǎn)。由于M1層沒有發(fā)現(xiàn)問題,隨后去掉M1層,對接觸孔進(jìn)行電壓襯度分析,結(jié)果如圖3(b)所示,接觸孔的電壓襯度像也無明顯的亮暗斷點(diǎn),因此不能定位故障點(diǎn),無法進(jìn)行后續(xù)的物性分析。圖3 樣品1的電壓襯度像
圖2 接觸孔鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)示意圖沒有找到樣品1的失效原因,再對具有同類失效現(xiàn)象的樣品2進(jìn)行分析。使用同樣方法處理到M1層表面,然后用EBAC方法進(jìn)行分析,圖4所示為樣品2的EBAC圖像,對比圖3(a)的電壓襯度像,鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中左邊第二列在M1層有明顯的亮暗斷點(diǎn),說明結(jié)構(gòu)在此處出現(xiàn)了問題。針對這一斷點(diǎn),沿著亮暗斷點(diǎn)處的M1層長邊方向進(jìn)行了透射電子顯微鏡(TEM)截面分析,如圖5所示。TEM結(jié)果顯示這一段M1層下接觸孔底部大部分沒有接觸到有源區(qū),導(dǎo)致整個(gè)鏈狀結(jié)構(gòu)開路。分析認(rèn)為這種情況可能是芯片制造過程中接觸孔開孔蝕刻時(shí)間不夠?qū)е碌�。一般情況下,電壓襯度分析能定位開路結(jié)構(gòu),而樣品1沒有亮暗斷點(diǎn),因此認(rèn)為與樣品2類似,接觸孔沒有完全和有源區(qū)斷開,只在局部區(qū)域與有源區(qū)相連,從而使此處能通過微小電流。這說明結(jié)構(gòu)內(nèi)存在差異較大的電流時(shí)通過EBAC方法也能定位失效點(diǎn)。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于失效物理的集成電路故障定位方法[J]. 陳選龍,李潔森,黎恩良,劉麗媛,方建明. 半導(dǎo)體技術(shù). 2019(04)
[2]電壓襯度在CMOS集成電路失效分析中的應(yīng)用[J]. 馬香柏. 集成電路應(yīng)用. 2017(05)
[3]基于熱激光激發(fā)OBIRCH技術(shù)的失效分析[J]. 陳選龍,劉麗媛,鄺賢軍,許廣寧,崔仕樂. 半導(dǎo)體技術(shù). 2015(01)
[4]電壓襯度像技術(shù)在IC失效分析中的應(yīng)用[J]. 陳琳,汪輝. 半導(dǎo)體技術(shù). 2008(07)
本文編號(hào)：3591665
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