[发明专利]半导体失效定位测试单元及其失效定位方法

说明书

本发明公开了一种半导体失效定位测试单元，所述测试单元是位于金属层中的梳折状结构，所述测试单元的键合线划分为第一类键合线和第二类键合线，相邻的第一类键合线之间通过第二类键合线连接，所述第一类键合线的长度大于第二类键合线，其中，所述第一类键合线设置在金属层一中，所述第二类键合线设置在金属层二中，所述金属层一和金属层二是不同的金属层。本发明还公开了一种半导体失效定位方法。本发明的半导体失效定位测试单元及其失效定位方法使用现有失效定位分析仪器能快速、准确抓取故障点(热点/Hot Spot)位置的半导体失效定位测试单元。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种在wafer加工中为了监测工艺而加入在wafer固定位置的半导体失效定位测试单元。本发明还涉及一种利用所述半导体失效定位测试单元进行半导体失效定位的方法。

背景技术

随着半导体制程的减小和低功耗产品工作电压的降低，snake-comb testkey结构金属层短路漏电流也变得很小，28nm制程在微安甚至纳安级别，并不容易被常规的EMMI/OBIRCH/THERMAL等测试仪器抓取到hotspot；尤其当这种结构放在metal 1层时，由于metal1下面仍然有各种测试结构，比如SiGe和Poly局部突起导致metal 1short，这种漏电流并不容易抓取到hotsopt。经过大量的FA测试经验发现，同型材质short导致的testkey短路，在测试原理上也不容易被EMMI/OBIRCH/Thermal定位到失效位置。这样对找到短路失效位置和原因有了更大的挑战。

常规的snake-comb testkey结构把所有金属都放在同一层，互相交错的结构不利于用FIB截取相隔区域。发生短路后，整个区域实际上都是连接在一起的，无法利用SEM-VC来抓取失效位置,给FA失效定位带来费时费力的挑战。

热发射显微镜系统(Thermal Emission microscopy system)，是半导体失效分析和缺陷定位的常用的三大手段之一,是通过接收故障点产生的热辐射异常来定位故障点(热点/Hot Spot)位置。

微光显微镜(Emission Microscope,EMMI)是一种相当有用且效率极高的分析工具。主要侦测IC内部所放出光子。在IC元件中，EHP(Electron Hole Pairs)Recombination会放出光子(Photon)。

光诱导电阻变化(OBIRCH)模式能快速准确的进行IC中元件的短路、布线和通孔互联中的空洞、金属中的硅沉积等缺陷。其工作原理是利用激光束在恒定电压下的器件表面进行扫描，激光束部分能量转化为热能，如果金属互联线存在缺陷，缺陷处温度将无法迅速通过金属线传导散开，这将导致缺陷处温度累计升高，并进一步引起金属线电阻以及电流变化，通过变化区域与激光束扫描位置的对应，定位缺陷位置。OBIRCH模式具有高分辨能力，其测试精度可达nA级。

发明内容

本发明要解决的技术问题是一种使用现有失效定位分析仪器能快速、准确抓取故障点(热点/Hot Spot)位置的半导体失效定位测试单元。

本发明还提供了一种利用所述半导体失效定位测试单元的半导体失效定位方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的半导体失效定位测试单元(Snake-Combtestkey)，所述测试单元是位于金属层中的梳折状结构，所述测试单元的键合线划分为第一类键合线和第二类键合线，相邻的第一类键合线之间通过第二类键合线连接，所述第一类键合线的长度大于第二类键合线，其中：所述第一类键合线设置在金属层一中，所述第二类键合线设置在金属层二中，所述金属层一和金属层二是不同的金属层。

进一步改进所述的半导体失效定位测试单元，所述金属层一和金属层二是相邻的金属层。

进一步改进所述的半导体失效定位测试单元，所述金属层一和金属层二是不相邻的金属层。