[发明专利]制备失效分析样品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域中的样品失效分析，尤其涉及一种制备失效分析样品的方法。

背景技术

在半导体技术领域中，利用半导体工艺制造半导体器件时，由于半导体制造过程中的工艺缺陷，例如工艺中引入的金属微粒，会导致一些半导体器件存在缺陷，因此需要对半导体器件进行失效分析，以确定制造的半导体器件是否为合格产品。

在半导体工艺中，互连沟槽以及通孔(不是形成在有源区或者栅极上)或者接触孔(形成在有源区或者栅极上)品质的好坏直接关系到互连线以及栓塞的品质，因此需要对互连沟槽以及通孔进行失效分析。在失效分析前需要首先制备失效分析样品，现有的制备失效分析样品的方法为：提供样品，然后将样品一分为二，暴露出分析区域(通孔或者接触孔或者互连沟槽)，然后对样品进行失效分析。

目前，主要利用扫描电镜对样品进行失效分析，其基本原理为：样品在扫描电镜发射的电子的激发下产生二次电子，利用图像显示和记录系统显示和记录样品的二次电子图像，二次电子图像可以反映样品的形貌。随着半导体工艺的发展，半导体器件关键尺寸发展到90nm以后，为了减少RC延迟的效应，低介电常数材料(一般认为，2.7＜k＜3.0)以及超低介电常数(一般认为，k＜2.7)开始被用来作为互连线的介质层。然而，在利用扫描电镜(SEM)分析样品时，由于电子束和样品相互作用引发的物理和化学变化、样品本身的电荷作用(charging effect)、电子束带来的热效应，低介电常数/超低介电常数材料在分析过程容易发生变形，例如凹陷(dishing)、塌陷(cracking)、分层(delamination)以及收缩(shrinkage)等现象，从而导致互连线结构发生严重变化，难以判断互连线结构的原始相貌，无法提供有效的分析数据。图1a为扫描电镜像，表示通孔处的介质层分层(delamination)现象，在图中11处标示介质层的分层位置；图1b为扫描电镜像，表示介质层凹陷(collapse)现象，通孔12顶端的介质层凹陷了h的高度。

现有技术中公开有许多失效分析样品的制备方法，例如2008年4月2日公开的第“CN1001153833A”号的中国专利申请公开的“透射电子显微镜样品的制作方法，然而，均没有解决以上所述的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是利用现有的方法制得的分析样品进行失效分析时，待分析结构在分析过程容易发生变形，无法提供有效的分析数据。

为解决上述问题，本发明提供制备失效分析样品的方法，包括：

提供样品，所述样品包括待分析结构，所述样品具有第一表面，所述第一表面暴露出所述待分析结构；

在所述第一表面上形成第一预定厚度的重金属层；

在形成第一预定厚度的重金属层后，将所述样品一分为二，选择其中之一作为待分析样品，所述待分析样品具有与所述第一表面相邻的第二表面，所述第二表面暴露出所述待分析结构；

在所述待分析样品的第二表面上形成第二预定厚度的重金属层；所述重金属层的材料选自金、铂或者铬。

可选的，所述第一预定厚度为100埃±20埃。

可选的，所述第二预定厚度为15埃±5埃。

可选的，在所述第一表面上形成所述第一预定厚度的重金属层的方法为物理气相沉积。

可选的，所述在所述待分析样品的第二表面上形成第二预定厚度的重金属层的方法为物理气相沉积。。

可选的，所述失效分析样品为扫描电镜失效分析样品。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过在待分析结构的电子轰击面上形成保护层，即第一表面上形成第一预定厚度的重金属，在第二表面上形成第二预定厚度的重金属，所述重金属选自金、铂或者铬，将待分析结构的电子轰击面进行保护，大大减少电子束与样品之间的相互作用，在SEM低电压条件下，重金属与电子束的相互作用区域很小，只有几十纳米，而低介电常数与电子束的相互作用区域则能达到1微米；消除样品表面电荷作用；低介电常数材质较软，而重金属材质硬度较大，可以作为一个支架作用，防止凹陷的产生。这样，在对样品进行失效分析时，基本能消除引起低介电常数材料、超低介电常数材料引起变形的因素，可以保持样品原状，提供有效的分析数据。

附图说明

图1a是扫描电镜像，表示通孔的介质层分层(delamination)现象；

图1b为扫描电镜像，表示介质层凹陷(collapse)现象；

图2为本发明具体实施方式的制备失效分析样品方法的流程图；