[发明专利]用于显现MOS器件的AA结构缺陷的腐蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体芯片的失效分析方法，具体涉及一种用于显现MOS器件的AA结构缺陷的腐蚀方法。

背景技术

随着半导体芯片速度的不断提高，关键尺寸的不断缩小，导致IC电路失效分析的难度也随之上升。其中，AA（Active Area，有源区）结构的分析对于芯片失效分析、制程监控、工艺改进等是至关重要的。

目前，检查AA结构缺陷的物理失效分析方法（即显现AA结构缺陷的分析方法）是通过直接将样品，即失效die（封装前的单个单元的裸片）浸泡在稀释的HF(氢氟酸)里几分钟来实现的。但是，这种方法显现的AA结构的边界比较毛糙，不清楚，不能明显地区分AA结构中MOS管栅极poly（多晶硅）与space（侧墙）的分界以及源/漏极的形貌（如图1、图3所示），因此不能很清楚地分辨具体的失效模式，比如微小的defect（缺陷）导致的AA漏电、击穿等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于显现MOS器件的AA结构缺陷的腐蚀方法，它可以分辨出微小的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明用于显现MOS器件的AA结构缺陷的腐蚀方法的技术解决方案为，包括以下步骤：

第一步，将样品倒置，放入质量百分比为49%的氢氟酸中浸泡2.5±0.5分钟；在浸泡的同时，每30秒用去离子水冲洗之后，再用氮气枪吹一下样品表面；

所述浸泡的过程中将盛装氢氟酸浸泡样品的容器放在超声振荡器中超声。

第二步，如N型MOS管失效，将样品在第一混酸中浸泡5～8秒；

所述第一混酸的成份为硝酸∶冰醋酸∶49%氢氟酸＝18∶20∶1（质量比）。

如P型MOS管失效，将样品在第二混酸中浸泡30～35秒；

所述第二混酸的成份为70%硝酸∶49%氢氟酸∶乙酸＝5∶1∶10（质量比）。

第三步，确认腐蚀结果，找出具体的失效模式。

所述确认腐蚀结果的方法为采用扫描电子显微镜或者聚焦离子束。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明针对不同的MOS管，使用不同的混酸来有效、清楚地显现AA结构上的缺陷，能够提高失效分析结果的准确性。

本发明将经过HF腐蚀过的样品再针对不同的MOS管选择有效的配方显现清楚的AA内部结构边界，达到如AA有细微缺陷，就能很方便的辨识出来的效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是N型MOS管实验效果不佳的照片；

图2是采用本发明对N型MOS管进行实验的照片；

图3是P型MOS管实验效果不佳的照片；

图4是采用本发明对P型MOS管进行实验的照片。

具体实施方式

本发明用于显现MOS器件的AA结构缺陷的腐蚀方法，包括以下步骤：

先进行EFA（electricity failure analyze，电性失效）分析，判断AA结构的具体失效点，并结合版图确认是N型MOS管失效还是P型MOS管失效；

第一步，将样品倒置（即样品的金属层朝下，背面朝上），放入49%（质量百分比）的氢氟酸中浸泡约2.5分钟，浸泡的过程中将盛装氢氟酸浸泡样品的容器放在超声振荡器中超声；在浸泡的同时，每30秒用去离子水（DI water）冲洗之后，再用氮气枪吹一下样品表面，更有利于样品表面材料的化学反应以及样品表面的清洁度；

第二步，如N型MOS管失效，将样品在第一混酸中浸泡5～8秒；

第一混酸的成份为硝酸∶冰醋酸∶49%氢氟酸＝18∶20∶1（质量比）；

如P型MOS管失效，将样品在第二混酸中浸泡30～35秒；

第二混酸的成份为70%硝酸（非发烟）∶49%氢氟酸∶乙酸＝5∶1∶10（质量比）；

第三步，通过SEM（Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜）或者FIB(Focus Ion Beam，聚焦离子束)确认腐蚀结果，找出具体的失效模式。

实验过程：

N型MOS管

表1

如表1所示，实验条件3能很清楚地看清AA的结构（如图2所示），N型MOS管栅极的poly与space的界面也很清晰，通常AA大部分的缺陷都会集中在此。

P型MOS管

表2