只读存储器的位错失效分析方法技术

本发明专利技术公开了一种只读存储器的位错失效分析方法，包括：步骤一、将只读存储器的后道金属线层都剥离并使接触孔表面露出。步骤二、在失效模块外选定第一切割区域并进行切割形成列方向延伸的第一凹槽，各行多晶硅条的侧面在第一凹槽的侧面暴露，第一凹槽还将半导体衬底表面暴露。步骤三、在第一凹槽的内侧表面形成第一金属层，第一金属层使各行多晶硅条和半导体衬底都接触并接地。步骤四、进行电压衬度成像并形成第一电压衬度像，第一电压衬度像中，接地的多晶硅条形成亮图像，结构正常的存储单元的漏极接触孔形成暗图像，在失效模块中将漏极接触孔的图像为亮图像的存储单元定位为位错失效位置。本发明专利技术能通过电压衬度像快速定位位错失效位置。位错失效位置。位错失效位置。

【技术实现步骤摘要】
只读存储器的位错失效分析方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种只读存储器(ROM)的位错失效分析(FA)方法。

技术介绍

[0002]对于ROM产品，其中有一种ROM产品是通过将信息由光罩(Mask)转移到存储单元阵列(cell array)内，使用此方式制造成本较低，常用于电子设备的开启或存储智能卡类产品的一些基本程序。这种产品通过定义有源区(Active area，AA)，或控制有源区是否与“行或列”相连，从而定义数据为“0”或“1”；其中有源区是由场氧如浅沟槽场氧环绕区域的半导体衬底组成，源区和漏区通常自对准形成于多晶硅栅两侧的有源区，位于源区和漏区之间的被多晶硅栅覆盖的沟道区也形成于有源区中；定义有源区为对源区、漏区或沟道区的形成区域进行定义，源区、漏区和沟道区的形成区域为有源区时存储的数据以及在源区、漏区或沟道区的形成区域为场氧时存储的数据不同；控制有源区是否与“行或列”相连是指，源区、漏区和沟道区的形成区域都为有源区，但是通过控制源区或漏区和“行或列”是否相连来定义相应的数据。ROM一经制造完成，使用者无法修改，所以根据ROM的这种特性，做一些常规的失效定位分析。
[0003]针对ROM失效，可以进行电性方面失效分析(EFA)，例如：能通过测试仪或一些板卡对芯片上电，使其吐出一个内部的实际代码。如图1所示，是现有只读存储器发生位错失效时定义数据和读取数据的比较图；图表101中显示了Mask定义数据，图表102显示了实际读取的数据，数据都为二进制数据。可以看出，图表102中的框103所示的列数据都为0，故EFA仅能得到失效的列，并不能得到失效的位。
[0004]物理层面失效分析(PFA)需要对先失效位置进行精确定位，之后对定位的失效位置进行TEM样品制作以及TEM成像和分析。
[0005]现有方法利用电压衬度像(Voltage Contrast，VC)来见失效位置定义。电压衬度像的成像机理包括：当电子束或离子束扫描样品表面时，会与表面产生非弹性碰撞，并放射出一些低能如<50eV的二次电子。这些二次电子一般仅能离开表面30nm以内，利用侦测器前端外加几百伏特的电压将这些二次电子吸收，并成像。样品表面的电位会影响二次电子的产率，电位越高放射二次电子量越少，电位越低放射量越多，利用此电压衬度像可以判断连接线包括金属、多晶硅或接触孔等连线的短路与断路。
[0006]实际应用中，一般采用低压电子束或者高压离子束进行电压衬度实验，ROM中的存储单元的源区(Source)和漏区(Drain)均为同一种类型如N型的注入，此时若半导体衬底AA损伤，我们无法通过接触孔(Contact)的电压衬度像来确认异常所在位置。如图2所示，是现有只读存储器的位错失效分析方法中形成的电压衬度像104；电压衬度像104中各接触孔的图像完全正常，并不能分辨出哪些图像是异常的，仅能通过图1中的框103的列的坐标在电压衬度像104中找到对应的失效列103a。所以，通过图2所示的电压衬度像104，只能通过二进制代码换算的物理地址推算出失效列103a。由于衬底注入均为N型，无法通过VC判断具体
的失效位置，导致分析无法继续下去。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种只读存储器的位错失效分析方法，能通过电压衬度像快速定位位错失效位置。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供的只读存储器的位错失效分析方法包括：
[0009]步骤一、将只读存储器的后道金属线层都剥离并使接触孔的顶部表面露出。
[0010]步骤二、在失效模块外选定第一切割区域并对所述第一切割区域进行切割形成第一凹槽，所述第一凹槽沿所述只读存储器的存储单元阵列的列方向延伸；由同一行的各所述存储单元的多晶硅栅连接在一起形成多晶硅条，各行多晶硅条的侧面在所述第一凹槽的侧面暴露，所述第一凹槽还将半导体衬底表面暴露。
[0011]步骤三、在所述第一凹槽的内侧表面形成第一金属层，所述第一金属层使各行所述多晶硅条和所述半导体衬底都接触并接地。
[0012]步骤四、对所述只读存储器件进行电压衬度成像并形成第一电压衬度像，所述第一电压衬度像中，接地的所述多晶硅条形成亮图像，结构正常的存储单元的漏极接触孔形成暗图像，在所述失效模块中将漏极接触孔的图像为亮图像的存储单元定位为位错失效位置。
[0013]进一步改进是，步骤一中，对所述后道金属线层的剥离工艺中包括采用聚焦离子束(FIB)进行剥离。
[0014]进一步改进是，步骤二中，所述失效模块通过对所述位错失效位置进行初步定位形成。
[0015]进一步改进是，所述初步定位包括在步骤一之前对所述只读存储器进行EFA分析得到。
[0016]进一步改进是，所述EFA分析包括对所述只读存储器进行数据读取，当具有列失效时，列失效对应的存储单元列中具有位错失效，将选定包括了失效列的模块作为所述失效模块。
[0017]进一步改进是，步骤二中，形成所述第一凹槽的切割工艺采用FIB刻蚀。
[0018]进一步改进是，所述FIB刻蚀中采用镓离子束进行刻蚀。
[0019]进一步改进是，在所述FIB刻蚀过程中，切割面处会有镓离子残留，步骤三中的所述第一金属层直接由残留在所述第一凹槽的内侧表面的镓层组成。
[0020]进一步改进是，步骤四中，在所述失效列上寻找亮图像的漏极接触孔并从而实现所述位错失效位置的定位。
[0021]进一步改进是，步骤四完成后，还包括：
[0022]进行TEM样品制样，所述TEM样品中包括所述位错失效位置；
[0023]对所述TEM样品进行TEM成像并进行分析。
[0024]进一步改进是，所述只读存储器的存储单元阵列中，同一列的所述存储单元的漏区通过所述漏极接触孔连接到位线。
[0025]进一步改进是，所述只读存储器的存储单元阵列中，同一行的所述存储单元的源区在所述半导体衬底中连接在一起并形成源区行。
[0026]进一步改进是，所述源区行接源线。
[0027]进一步改进是，在所述存储单元阵列的模块的两侧，各所述多晶硅条的顶部形成有栅极接触孔。
[0028]进一步改进是，所述源区和所述漏区都为N+掺杂；在所述位错失效位置处，所述漏极接触孔的底部会和所述半导体衬底接触。
[0029]本专利技术通过在失效模块外侧切割形成第一凹槽并在第一凹槽内侧表面形成第一金属层，之后再进行电压衬度成像，此时形成的第一电压衬度像中，能使具有位错缺陷的存储单元和结构正常的存储单元的漏极接触孔的图像区分开来，从而实现对位错失效位置的定位，所以，本专利技术能通过电压衬度像快速定位位错失效位置。
附图说明
[0030]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：
[0031]图1是现有只读存储器发生位错失效时定义数据和读取数据的比较图；
[0032]图2是现有只读存储器的位错失效分析方法中形成的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种只读存储器的位错失效分析方法，其特征在于，包括：步骤一、将只读存储器的后道金属线层都剥离并使接触孔的顶部表面露出；步骤二、在失效模块外选定第一切割区域并对所述第一切割区域进行切割形成第一凹槽，所述第一凹槽沿所述只读存储器的存储单元阵列的列方向延伸；由同一行的各所述存储单元的多晶硅栅连接在一起形成多晶硅条，各行多晶硅条的侧面在所述第一凹槽的侧面暴露，所述第一凹槽还将半导体衬底表面暴露；步骤三、在所述第一凹槽的内侧表面形成第一金属层，所述第一金属层使各行所述多晶硅条和所述半导体衬底都接触并接地；步骤四、对所述只读存储器件进行电压衬度成像并形成第一电压衬度像，所述第一电压衬度像中，接地的所述多晶硅条形成亮图像，结构正常的存储单元的漏极接触孔形成暗图像，在所述失效模块中将漏极接触孔的图像为亮图像的存储单元定位为位错失效位置。2.如权利要求1所述的只读存储器的位错失效分析方法，其特征在于：步骤一中，对所述后道金属线层的剥离工艺中包括采用FIB进行剥离。3.如权利要求2所述的只读存储器的位错失效分析方法，其特征在于：步骤二中，所述失效模块通过对所述位错失效位置进行初步定位形成。4.如权利要求3所述的只读存储器的位错失效分析方法，其特征在于：所述初步定位包括在步骤一之前对所述只读存储器进行EFA分析得到。5.如权利要求4所述的只读存储器的位错失效分析方法，其特征在于：所述EFA分析包括对所述只读存储器进行数据读取，当具有列失效时，列失效对应的存储单元列中具有位错失效，将选定包括了失效列的模块作为所述失效模块。6.如权利要求1所述的只读存储器的位错失效分析方法，其特征在于：步骤二中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐嘉良，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：