摻雜失效的分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種摻雜失效的分析方法，包括步驟：提供一良品硅片；對良品硅片和待測樣品硅片進行處理直至露出襯底表面；將良品硅片和待測樣品硅片分別放置在一導(dǎo)電底座上并用錫焊固定；分別在良品硅片和待測樣品硅片上選定一測試圖形；進行測試條件設(shè)置；采用單針分別對良品硅片和待測樣品硅片上的測試圖形進行認(rèn)證測試；對良品硅片和待測樣品硅片的測試數(shù)據(jù)進行比較并判斷待測樣品硅片的摻雜是否失效。本發(fā)明能準(zhǔn)確快速驗證摻雜相關(guān)的失效，能大大減少測試圖形尺寸、實現(xiàn)小尺寸圖形的摻雜失效分析，能大大節(jié)省芯片失效分析的時間和確保失效分析的準(zhǔn)確性，為明確工藝原因及提升相關(guān)產(chǎn)品的良率發(fā)揮重大作用。
【專利說明】摻雜失效的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種摻雜失效的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路制造中，摻雜是一種通用的工藝，當(dāng)摻雜失效時往往造成最后形成的芯片產(chǎn)品的失效，因此如何判斷摻雜是否失效，并根據(jù)判斷結(jié)果來確定芯片產(chǎn)品的失效是否是有摻雜失效引起的是芯片產(chǎn)品失效分析中的一種重要分析方法?，F(xiàn)有摻雜失效的分析方法包括:
[0003]1、對器件的電學(xué)測試來佐證，該方法是通過對器件的各個端口或電極施加電應(yīng)力，從而監(jiān)控各電極的電壓電流等了解特性。該方法存在的問題是:
[0004]1.1、對器件的測試需要用到復(fù)雜的納米探針技術(shù)或者襯墊(pad)用微探針分析。
[0005]1.2、即使明確器件電學(xué)特性異常，仍無法確認(rèn)器件失效是否是由摻雜失效造成的，因為器件失效可能是由摻雜、刻蝕、對準(zhǔn)、異常冗余物等多個原因造成。
[0006]2、針對雜質(zhì)種類和濃度的染色處理。該方法存在的問題是:
[0007]2.1、染色與染色用藥液的配比、時間密切相關(guān)，需要反復(fù)試驗，耗時耗力；
[0008]2.2、當(dāng)異常摻雜的劑量或濃度差異較小時，染色成功率大大降低。
[0009]3、二次離子質(zhì)譜分析(SMS)。該方法存在的問題是:分析復(fù)雜，成本昂貴，而且對樣品尺寸的限制大，體現(xiàn)在要求長寬都在100微米以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種摻雜失效的分析方法，能準(zhǔn)確快速驗證摻雜相關(guān)的失效，能大大減少測試圖形尺寸、實現(xiàn)小尺寸圖形的摻雜失效分析，能大大節(jié)省芯片失效分析的時間和確保失效分析的準(zhǔn)確性，為明確工藝原因及提升相關(guān)產(chǎn)品的良率發(fā)揮重大作用。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的摻雜失效的分析方法包括如下步驟:
[0012]步驟一、提供一摻雜符合要求的良品硅片，該良品硅片用于對待測樣品硅片進行比較分析。
[0013]步驟二、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片進行處理，該處理將所述良品硅片和所述待測樣品硅片的襯底表面上的膜層結(jié)構(gòu)都去除，直至露出所述良品硅片和所述待測樣品娃片的襯底表面。
[0014]步驟三、將處理過的所述良品硅片和所述待測樣品硅片分別放置在一導(dǎo)電底座上，且通過錫焊料分別將所述良品硅片和所述待測樣品硅片的底部和對應(yīng)底座緊密品質(zhì)粘
貼在一起。
[0015]步驟四、分別在所述良品硅片和所述待測樣品硅片上選定一測試圖形，所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形的尺寸相同，且所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形區(qū)域處從硅片的表面到底部的摻雜類型相同。
[0016]步驟五、采用擴展電阻測試設(shè)備進行測試條件設(shè)置，測試條件設(shè)置包括整修工具參數(shù)設(shè)置和認(rèn)證測試參數(shù)設(shè)置。
[0017]步驟六、根據(jù)所設(shè)定的測試條件，采用單針分別對所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形進行認(rèn)證測試，測試后分別得到所述良品硅片的電阻值的數(shù)據(jù)、以及所述待測樣品硅片的電阻值的數(shù)據(jù)。
[0018]步驟七、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻值的數(shù)據(jù)進行比較，當(dāng)所述待測樣品硅片的電阻值為所述良品硅片電阻值的95%?105%時，所述待測樣品硅片的摻雜有效；當(dāng)所述待測樣品硅片的電阻值為所述良品硅片電阻值的95%?105%的范圍之外時，所述待測樣品硅片的摻雜失效。
[0019]進一步的改進是，步驟二中的處理工藝采用氫氟酸進行腐蝕處理。
[0020]進一步的改進是，步驟三中的所述底座為無傾角的平面底座。
[0021]進一步的改進是，步驟四中所選定的所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形要求是:所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的區(qū)域都要平坦且雜質(zhì)分布均勻、且所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的摻雜類型和位于對應(yīng)測試圖形底部的摻雜區(qū)域或硅片襯底的摻雜類型都相同；所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的長度和寬度都分別大于所述擴展電阻測試的針的直徑。
[0022]進一步的改進是，步驟五中所述整修工具參數(shù)設(shè)置包括:
[0023]將所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片都設(shè)定為QTA組件或都設(shè)定為PEN組件。在所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片的測試圖形中設(shè)定測試的初始點。
[0024]步驟五中認(rèn)證測試參數(shù)設(shè)置包括:
[0025]根據(jù)所述初始點的設(shè)定設(shè)置極性；設(shè)置測試點數(shù)，測試點數(shù)大于等于I ;設(shè)置步徑，步徑大于針的直徑；設(shè)置認(rèn)證測試的組件，所述整修工具中將所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片都設(shè)定為QTA組件時，所述認(rèn)證測試的組件設(shè)定為QTA ;所述整修工具中將所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片都設(shè)定為PEN組件時，所述認(rèn)證測試的組件設(shè)定為PEN。
[0026]本發(fā)明通過對擴展電阻測試設(shè)備進行整修工具參數(shù)設(shè)置和認(rèn)證測試參數(shù)設(shè)置，能夠?qū)Υ郎y試樣品進行單針測試，相對于雙針測試，單針測試能夠大大減少所能測試的圖形尺寸，能實現(xiàn)小尺寸如小于10微米X 10微米的圖形的摻雜失效分析。本發(fā)明通過將待測試樣品的摻雜區(qū)域的該測試結(jié)果和一摻雜符合要求的良品硅片的摻雜區(qū)域的測試結(jié)果進行比較，根據(jù)比較結(jié)果能夠準(zhǔn)確快速驗證摻雜是否失效，從而也能直接快速并準(zhǔn)確的判斷芯片失效是否由慘雜失效引起，故能大大節(jié)省芯片失效分析的時間和確保失效分析的準(zhǔn)確性，為明確工藝原因及提升相關(guān)產(chǎn)品的良率發(fā)揮重大作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明:
[0028]圖1是SRP測試原理示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實施例方法流程圖；[0030]圖3A-圖3G是本發(fā)明實施例方法各步驟中示意圖。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明實施例中使用到SRP測試，在對本發(fā)明實施例做說明之前，先介紹一下SRP測試原理，如圖1所示，是SRP測試原理示意圖?，F(xiàn)有SRP測試是對樣品的截面進行雙探針測試，從而得出載流子濃度和電阻率的縱深分布，現(xiàn)有SRP測試的工作過程如下:
[0032]1、確定樣品102和底座101。其中樣品102的圖形長寬大小要在數(shù)百微米以上，以確保測試斜面103能覆蓋所需的深度。底座101為帶指定角度的模塊，如17’，34’，1° 9’，
9°坐
Δι OΔι 、j.ο
[0033]2、樣品102粘貼在底座101上進行研磨，得到與底座相同傾斜角的斜面103。研磨后露出斜面邊緣104，以及PN結(jié)界面105.[0034]3、樣品102進入SRP機臺進行測試，其中SRP的兩探針106在斜面103上通過步進式移動和接觸，兩探針106間存在5mv電壓，通過電流測量換算等，得到兩探針106間的電阻值。
[0035]4、所測得的電阻值經(jīng)過校準(zhǔn)曲線轉(zhuǎn)換為電阻率和載流子濃度，而探針106每次接觸所處的位置，通過角度及距離換算，得到針對應(yīng)位置的深度值，以上數(shù)據(jù)綜合，就可得到樣品的電阻值的深度分布曲線。
[0036]SRP測試用的探針106是鋨鎢組分，通過針整修處理后，在表面形成大量的微毛刺，不但可以穿透表面自然氧化層，還可以與硅片表面形成非常緊密的接觸，從而保證穩(wěn)定可靠的測試結(jié)果。
[0037]SRP測試展開前，需要對針即探針106進行整修處理(conditioning)以及認(rèn)證測試(qualifying)。認(rèn)證測試是用于確保針處于穩(wěn)定可靠的狀態(tài)，會用到一系列的組件；整修處理則用于設(shè)定認(rèn)證測試組件的條件。認(rèn)證測試組件中有兩個重要部分，一是QTA(qualification, testing, alignment的縮寫)樣品，用于判斷針尖毛刺的數(shù)量；二是PEN(Penetrating,穿透)樣品，用于判斷針尖毛刺的穿透深度是否合適。QTA樣品和PEN樣品測試都合格，方可認(rèn)定針認(rèn)證通過。對這兩個樣品測試時，可實現(xiàn)單根針的獨立測試。
[0038]利用型號為SSM NAN0SRP2000的SRP，本專利通過一定的樣品準(zhǔn)備后，用SRP平面且單針測試實現(xiàn)對小圖形摻雜情況的分析，實現(xiàn)對產(chǎn)品是否摻雜失效的判斷。
[0039]如圖2所示，是本發(fā)明實施例方法流程圖；如圖3A至圖3G所示，是本發(fā)明實施例方法各步驟中示意圖。本發(fā)明實施例摻雜失效的分析方法包括如下步驟:
[0040]步驟一、提供一摻雜符合要求的良品硅片，該良品硅片用于對待測樣品硅片進行比較分析。所述良品硅片和所述待測樣品硅片要具有相同的膜層結(jié)構(gòu)，且具有相同的摻雜結(jié)構(gòu)，但是所述良品硅片的摻雜區(qū)域的摻雜已經(jīng)確認(rèn)為符合要求。如圖3A所示，所述待測樣品硅片I上形成有多層薄膜組成的膜層結(jié)構(gòu)2以及多個摻雜區(qū)域3。
[0041]步驟二、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片進行處理，該處理將所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的襯底表面上的膜層結(jié)構(gòu)都去除，直至露出所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的襯底表面。如圖3B所示，本發(fā)明實施例是采用氫氟酸進行腐蝕處理來將膜層結(jié)構(gòu)去除，直至露出所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的襯底表面。
[0042]步驟三、如圖3C所示，將處理過的所述良品硅片和所述待測樣品硅片I分別放置在一導(dǎo)電底座5上，且通過錫焊料6分別將所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的底部和對應(yīng)底座5緊密品質(zhì)粘貼在一起，通過錫焊料6使所述良品硅片或所述待測樣品硅片I的底部和所述底座5電連接。所述底座5為無傾角的平面底座。
[0043]步驟四、如圖3D所示，分別在所述良品硅片和所述待測樣品硅片I上選定一測試圖形，所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片I上的測試圖形的尺寸相同，且所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形區(qū)域處從硅片的表面到底部的摻雜類型相同。本發(fā)明實施例中所述待測樣品硅片I上的測試圖形為一個摻雜區(qū)域3。所選定的所述良品硅片和所述待測樣品硅片I上的測試圖形要求是:
[0044]所述良品硅片和所述待測樣品硅片I上的測試圖形的區(qū)域都要平坦且雜質(zhì)分布均勻、且所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的摻雜類型和位于對應(yīng)測試圖形底部的摻雜區(qū)域或硅片襯底的摻雜類型都相同。如圖3E所示，假定所述良品硅片和所述待測樣品硅片I的摻雜類型為N型，圖形3a和3c的摻雜類型為N型，圖形3b的摻雜類型為P型；則圖形3a和3c符合摻雜要求，而圖形3b不符合摻雜要求，故圖形3b不能選為測試圖形。
[0045]如圖3D所示，所述良品硅片和所述待測樣品硅片I上的測試圖形的長度L和寬度W都分別大于所述擴展電阻測試的針4的直徑d。如圖3E所示，圖形3a的寬度或長度小于針4的直徑d，故圖形3a不能選為測試圖形；圖形3c的寬度或長度都大于針4的直徑d，故圖形3c能選為測試圖形。
[0046]步驟五、采用擴展電阻測試設(shè)備進行測試條件設(shè)置，測試條件設(shè)置包括整修工具參數(shù)設(shè)置和認(rèn)證測試參數(shù)設(shè)置。本發(fā)明實施例中能選用型號為SSM NAN0SRP2000的擴展電阻測試設(shè)備。
[0047]所述整修工具參數(shù)設(shè)置包括:將所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片都設(shè)定為QTA組件如在擴展電阻測試設(shè)備中選用“l(fā)ocate the start position on theQTA sample”進行設(shè)定，或?qū)⑺獪y試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片都設(shè)定為PEN組件如在擴展電阻測試設(shè)備中選用“l(fā)ocate the start positionon the PEN sample”進行設(shè)定；在所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片的測試圖形中設(shè)定測試的初始點，可以分別在擴展電阻測試設(shè)備中選用“Identify the start position on the QTAposition，，或 “ Identify the start position on the PEN position，，進行設(shè)定。
[0048]認(rèn)證測試參數(shù)設(shè)置包括:根據(jù)所述初始點的設(shè)定設(shè)置極性(polarity)，在擴展電阻測試設(shè)備中極性設(shè)置包括兩個選項:“North high, sample low”或“South high, samplelow”。如圖1中所示的SRP的兩探針106分別稱為南針和北針,本發(fā)明實施例中針4選用南針和北針中的一個，所述針4選用北針時,極性設(shè)置為“North high, sample low” ；所述針4選用南針時,極性設(shè)置為“South high, sample low”;極性設(shè)置后,測試時會在所述針4上加高電位，從所述底座5向所述良品硅片或所述待測樣品硅片I的底部所加電壓為低電位。
[0049]設(shè)置測試點數(shù)(Number of Points),測試點數(shù)大于等于I,測試點數(shù)等于I時能夠?qū)崿F(xiàn)最小圖形的測試；設(shè)置步徑(X-step)，步徑大于針的直徑；設(shè)置認(rèn)證測試的組件，所述整修工具中將所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片都設(shè)定為QTA組件時，所述認(rèn)證測試的組件設(shè)定為QTA ;所述整修工具中將所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片都設(shè)定為PEN組件時，所述認(rèn)證測試的組件設(shè)定為PEN。
[0050]步驟六、如圖3F所示，根據(jù)所設(shè)定的測試條件，采用單針4分別對所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形進行認(rèn)證測試，測試后分別得到所述良品硅片的電阻值的數(shù)據(jù)、以及所述待測樣品硅片的電阻值的數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用單針即采用一個探針4就能實現(xiàn)測試，能夠大大減少測試面積，如圖3G所示，測試圖形的尺寸最低可以到和針4的直徑相同。
[0051]步驟七、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻值的數(shù)據(jù)進行比較，當(dāng)所述待測樣品硅片的電阻值為所述良品硅片電阻值的95%?105%時，所述待測樣品硅片的摻雜有效；當(dāng)所述待測樣品硅片的電阻值為所述良品硅片電阻值的95%?105%的范圍之外時，所述待測樣品硅片的摻雜失效。失效品阻值偏大，表明摻雜濃度偏低或有異型摻雜物質(zhì)導(dǎo)入；阻值偏小，表明摻雜濃度過高。
[0052]以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種摻雜失效的分析方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、提供一摻雜符合要求的良品硅片，該良品硅片用于對待測樣品硅片進行比較分析； 步驟二、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片進行處理，該處理將所述良品硅片和所述待測樣品硅片的襯底表面上的膜層結(jié)構(gòu)都去除，直至露出所述良品硅片和所述待測樣品娃片的襯底表面； 步驟三、將處理過的所述良品硅片和所述待測樣品硅片分別放置在一導(dǎo)電底座上，且通過錫焊料分別將所述良品硅片和所述待測樣品硅片的底部和對應(yīng)底座緊密品質(zhì)粘貼在一起; 步驟四、分別在所述良品硅片和所述待測樣品硅片上選定一測試圖形，所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形的尺寸相同，且所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形區(qū)域處從硅片的表面到底部的摻雜類型相同； 步驟五、采用擴展電阻測試設(shè)備進行測試條件設(shè)置，測試條件設(shè)置包括整修工具參數(shù)設(shè)置和認(rèn)證測試參數(shù)設(shè)置； 步驟六、根據(jù)所設(shè)定的測試條件，采用單針分別對所述良品硅片上的測試圖形和所述待測樣品硅片上的測試圖形進行認(rèn)證測試，測試后分別得到所述良品硅片的電阻值的數(shù)據(jù)、以及所述待測樣品硅片的電阻值的數(shù)據(jù)； 步驟七、對所述良品硅片和所述待測樣品硅片的電阻值的數(shù)據(jù)進行比較，當(dāng)所述待測樣品硅片的電阻值為所 述良品硅片電阻值的95%~105%時，所述待測樣品硅片的摻雜有效；當(dāng)所述待測樣品硅片的電阻值為所述良品硅片電阻值的95%~105%的范圍之外時，所述待測樣品硅片的摻雜失效。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟二中的處理工藝采用氫氟酸進行腐蝕處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟三中的所述底座為無傾角的平面底座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟四中所選定的所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形要求是:所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的區(qū)域都要平坦且雜質(zhì)分布均勻、且所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的摻雜類型和位于對應(yīng)測試圖形底部的摻雜區(qū)域或硅片襯底的摻雜類型都相同；所述良品硅片和所述待測樣品硅片上的測試圖形的長度和寬度都分別大于所述擴展電阻測試的針的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟五中所述整修工具參數(shù)設(shè)置包括: 將所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片都設(shè)定為QTA組件或都設(shè)定為PEN組件； 在所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片的測試圖形中設(shè)定測試的初始點； 步驟五中認(rèn)證測試參數(shù)設(shè)置包括: 根據(jù)所述初始點的設(shè)定設(shè)置極性； 設(shè)置測試點數(shù)，測試點數(shù)大于等于I ; 設(shè)置步徑，步徑大于針的直徑； 設(shè)置認(rèn)證測試的組件，所述整修工具中將所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅.片都設(shè)定為QTA組件時，所述認(rèn)證測試的組件設(shè)定為QTA ;所述整修工具中將所要測試的所述良品硅片或所述待測樣品硅片都設(shè)定為PEN組件時，所述認(rèn)證測試的組件設(shè)定為PEN。
【文檔編號】G01R31/26GK103837808SQ201210484281
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月23日
【發(fā)明者】賴華平, 徐云, 武佳 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司