半导体芯片的失效分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109444193A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811067761.3(22)申请日2018.09.13(71)申请人胜科纳米(苏州)有限公司地址215123江苏省苏州市工业园区金鸡湖大道99号苏州纳米城西北区09栋507(72)发明人华佑南李兵海李晓旻(74)专利代理机构上海思微知识产权代理事务所(普通合伙)31237代理人朱琳(51)Int.Cl.G01N23/2202(2018.01)G01N23/2251(2018.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称半导体芯片的失效分析方法(57)摘要本发明公开了一种半导体芯片的失效分析方法，包括：切割半导体芯片制备具有横截面的样品；对样品的衡截面进行研磨抛光、水洗并干燥样品；配置化学染色液；将抛光好的样品放入所述化学染色液中进行染色处理；对染色处理后的样品进行清洗并干燥样品；将样品放置在扫描电镜中进行检查并进行显微摄影，进行失效分析。本发明在对样品进行研磨抛光之后，还采用化学染色液对样品表面进行化学处理，最后才使用扫描电子显微镜对掺杂物分布和结面轮廓进行二维描述，并且能够以较高的空间分辨率精确描绘掺杂剖面，从而可以对样品的失效节点进行详细而准确的分析。CN109444193ACN109444193A权利要求书1/1页1.一种半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，包括：切割半导体芯片制备具有横截面的样品；对样品的衡截面进行研磨抛光、水洗并干燥样品；配置化学染色液；将抛光好的样品放入所述化学染色液中进行染色处理；对染色处理后的样品进行清洗并干燥样品；将样品放置在扫描电镜中进行检查并进行显微摄影，进行失效分析。2.如权利要求1所述的半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，所述化学染色液采用硝酸、氢氟酸和去离子水的混合液。3.如权利要求2所述的半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，所述硝酸、氢氟酸和水的体积比为H2O:HNO3:HF＝15:20:1。4.如权利要求1所述的半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，采用直喷的方式用清水冲洗样品25-35秒。5.如权利要求1或4所述的半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，采用吹气枪吹干样品或者采用氮气干燥样品。6.如权利要求1所述的半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，在对样品的横截面进行抛光之前，采用FIB工艺在样品上标注出抛光的对准标记和目标标记。7.如权利要求1所述的半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，所述样品的染色时间为室温条件下2～6秒钟。8.如权利要求1所述的半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，在样品放置在扫描电镜中之前，采用Pt溅射法对样品表面涂敷15-30秒。9.如权利要求1所述的半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，所述扫描电镜在加速电压为1～5kV，工作距离为3～5mm的条件下进行显微摄影。10.如权利要求1所述的半导体芯片的失效分析方法，其特征在于，采用SELRA(赛拉)切割器切割半导体芯片。2CN109444193A说明书1/3页半导体芯片的失效分析方法技术领域[0001]本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种半导体芯片的失效分析方法。背景技术[0002]为了迎接超大规模集成电路制造的挑战，人们对半导体器件中掺杂/结型纳米级诊断测量的需求越来越大。特别是，人们越来越需要开发掺杂/结剖面的二维描述技术。随着半导体器件技术的飞速发展，器件规模不断缩小，对掺杂分布和结深的精确数据提出了更高的空间分辨率要求，目前用于掺杂测量的技术有二次离子质谱(D-SIMS)、扩展电阻谱(SRP)、扫描电容显微镜(SCM)和化学染色等。SIMS和SRP都具有较高的灵敏度，但这两种方法只能提供一维的掺杂分布信息。而对SCM来说，虽然它可以实现二维的掺杂轮廓，但其糟糕的空间分辨率限制了它的应用，特别是对于先进技术节点中的应用，如图1所示，用传统方法染色后的扫描电镜照片显示结型不够清晰。发明内容[0003]本发明提供一种半导体芯片的失效分析方法，以解决现有技术中半导体芯片结剖面清晰度较低从而影响失效分析的问题。[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体芯片的失效分析方法，包括：切割半导体芯片制备具有横截面的样品；对样品的衡截面进行研磨抛光、水洗并干燥样品；配置化学染色液；将抛光好的样品放入所述化学染色液中进行染色处理；对染色处理后的样品进行清洗并干燥样品；将样品放置在扫描电镜中进行检查并进行显微摄影，进行失效分析。[0005]作为优选，所述化学染色液采用硝酸、氢氟酸和去离子水的混合液。[0006]作为优选，所述硝酸、氢氟酸和水的体积比为H2O:HNO3:HF＝15:20:1。[0007]作为优选，采用直喷的方式用清水