半导体元件的分析方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体元件的分析方法，此方法包括提供半导体元件，且半导体元件上具有异常区域。接着，对异常区域进行聚焦式离子束显微镜分析程序，其中聚焦式离子束分析程序的结果显示异常区域具有缺陷。在聚焦式离子束分析程序之后，对异常区域进行电性检测步骤，以判断异常区域中的缺陷是否为元件真正失效缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及一种分析方法，且特别是涉及一种具有异常区域的半导体元件的分 析方法。
技术介绍
半导体集成电路(IC)芯片的工艺大致分为前段工艺及后段工艺，其中前段工艺 的目的是在晶片(wafer)上制作出集成电路，而后段工艺则是将集成电路已制作完成的晶 片进行封装(package)。在前段工艺及后段工艺的过程中，不断地进行许多结构测试及电性 测试，以确保芯片的可靠度及良率。倘若测试结果为晶片异常，为了找晶片制作上的缺陷， 一般来说，常用的观测设备例如是扫描式电子显微镜Gcarming Electron Microscope，简 称SEM)、穿透式电子显微镜(Transmitting Electron Microscope，简称TEM)及聚焦式离 子束显微镜(Focused Ion Beam Microscope，简称 FIB)等等。一般来说，对于高密度的半导体元件，穿透式电子显微镜已经广泛地利用来进行 元件失效分析(Failure Analysis)与工艺评估process Evaluation)，以解决产量与元件 可靠度问题。通常在进行穿透式电子显微镜分析之前，都会先进行聚焦式离子束显微镜分 析程序。聚焦式离子束显微镜分析程序一方面可提供初步的分析结果。另一方面，聚焦式 离子束可以薄化半导体元件，以提供穿透式电子显微镜的电子穿透所需透明度，如此才可 得到清晰的影像。然而，传统使用聚焦式离子束显微镜以及穿透式电子显微镜来进行元件失效分析 往往存在一个问题，即无法推断所观测出的异常区域或缺陷处是否为真正导致元件失效的 缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供一种，其可以解决传统分析方法无法推断半导 体元件上的异常区域是否具有真正导致元件失效的缺陷的问题。本专利技术提出一种，此方法包括提供半导体元件，且半导体 元件上具有异常区域。接着，对异常区域进行聚焦式离子束显微镜分析程序，其中聚焦式离 子束分析程序的结果显示异常区域具有缺陷。在聚焦式离子束分析程序之后，对异常区域 进行电性检测步骤，以判断异常区域内的缺陷是否为元件真正失效缺陷。在本专利技术的实施例中，在上述的电性检测步骤之后，还包括进行选择性穿透式电 子显微镜分析程序。在本专利技术的实施例中，上述的电性检测步骤包括纳米探针检测程序或是接触式原 子力显微镜检测程序。在本专利技术的实施例中，上述的纳米探针检测程序或接触式原子力显微镜检测程序 还包括产生电流-电压曲线，由此判断所述异常区域内的缺陷是否为元件真正失效缺陷。在本专利技术的实施例中，上述的聚焦式离子束显微镜分析程序包括利用聚焦式离子束切开半导体元件的异常区域，以在异常区域中形成开口。在本专利技术的实施例中，上述利用聚焦式离子束切开半导体元件的异常区域的步骤 包括使用离子束来切开半导体元件的异常区域并且使用电子束进行监控程序。在本专利技术的实施例中，上述在利用聚焦式离子束切开半导体元件的该异常区域的 步骤之前，还包括在半导体元件的表面上形成保护层。在本专利技术的实施例中，上述的半导体元件具有金属氧化物半导体元件层以及位于 金属氧化物半导体元件层上方的内连线层。在本专利技术的实施例中，上述在进行电性检测步骤之前，还包括在开口内填入涂布 层；以及进行研磨程序，直到异常区域的内连线层暴露出来。在本专利技术的实施例中，上述的异常区域位于金属氧化物半导体元件层或内连线层。本专利技术另提供一种，此方法包括提供半导体元件，且半导 体元件上具有异常区域。对所述异常区域进行聚焦式离子束显微镜分析程序，其中聚焦式 离子束分析程序的结果显示此异常区域具有第一缺陷。在聚焦式离子束显微镜分析程序之 后，对异常区域进行电性检测步骤，其中电性检测步骤的结果显示第一缺陷并非元件真正 失效缺陷。在电性检测步骤之后，对异常区域再次进行聚焦式离子束显微镜分析程序，其中 聚焦式离子束显微镜分析程序的结果显示异常区域具有第二缺陷，且第二缺陷为元件真正 失效缺陷。在本专利技术的实施例中，上述的电性检测步骤包括纳米探针检测程序或是接触式原 子力显微镜检测程序。在本专利技术的实施例中，上述的纳米探针检测程序或接触式原子力显微镜检测程序 还包括产生电流-电压曲线，由此显示电性检测步骤的结果为第一缺陷并非元件真正失效 缺陷。在本专利技术的实施例中，上述的聚焦式离子束显微镜分析程序包括利用聚焦式离子 束切开半导体元件的异常区域，以在异常区域中形成开口，其中开口暴露出异常区域。在本专利技术的实施例中，上述利用聚焦式离子束切开半导体元件的异常区域的步骤 包括使用离子束来切开半导体元件的异常区域并且使用电子束进行监控程序。在本专利技术的实施例中，上述在利用聚焦式离子束切开半导体元件的异常区域的步 骤之前，还包括在半导体元件的表面上形成保护层。在本专利技术的实施例中，上述的半导体元件具有金属氧化物半导体元件层以及位于 金属氧化物半导体元件层上方的内连线层。在本专利技术的实施例中，上述于进行电性检测步骤之前，还包括在开口内填入涂布 层；以及进行研磨程序，直到异常区域的内连线层暴露出来。在本专利技术的实施例中，上述的异常区域位于金属氧化物半导体元件层或内连线层。基于上述，由于本专利技术在进行聚焦式离子束显微镜分析程序之后，对半导体元件 的异常区域进行电性检测步骤，以判断此异常区域内的缺陷是否为元件真正失效缺陷。因 此，本专利技术相较于传统分析方法可以更精确的分析出在半导体元件中真正导致元件失效的 瑕疵为何。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详 细说明如下。附图说明图1为根据本专利技术实施例的流程图。图2A至图2E为根据本专利技术实施例的的元件剖面流程示意 图。图3至图5为根据本专利技术的实例1所进行的分析方法的相关附图。图6至图8为根据本专利技术的实例2所进行的分析方法的相关附图。图9至图12为根据本专利技术的实例3所进行的分析方法的相关附图。附图标记说明102、104、106、108、110、112 步骤200 半导体元件201 基底202a，202b 金属氧化物半导体元件204、206、208、212、214、216、218 介电层207、213、217 内连线结构207a、213a、217a 金属导电结构207b、213b、217b 阻障层210 金属氧化物半导体层220:内连线层230 保护层MO 异常区域250 聚焦式离子束250a 电子束250b 离子束252:开口254 涂布层260 电子检测步骤300、302、304、306、400、402、404、408、500、502、504、510 区域或位置302a、304a、306a、506、508 曲线具体实施例方式图1为根据本专利技术实施例的的流程图。图2A至图2E为根 据本专利技术实施例的的元件剖面流程示意图。请先参照图1，此分析方 法首先进行步骤102，也就是提供半导体元件，且半导体元件上具有异常区域。在步骤102中，所述的半导体元件如图2A所示，半导体元件200包括基底201、形 成在基底201上的金属氧化物半导体元件层210以及形成于金属氧化物半导体元件层210 上的内连线层220。基底201例如为硅基底或是其他的半导体基底。金属氧化物半导体元件层210包括多个金属氧化物半导体元件202a，202b。金属氧化物半导体元件20 包括栅 极G、栅绝缘层GI、间隙壁S以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种半导体元件的分析方法，包括：提供半导体元件，该半导体元件上具有异常区域；对该异常区域进行聚焦式离子束显微镜分析程序，其中该聚焦式离子束分析程序的结果显示该异常区域具有缺陷；以及在该聚焦式离子束显微镜分析程序之后，对该异常区域进行电性检测步骤，以判断该异常区域中的缺陷是否为元件真正失效缺陷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张志忠，林建璋，吴文生，张清林，蔡智仰，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]