[发明专利]一种集成电路芯片的失效分析方法及系统

说明书

本发明提供了一种集成电路芯片的失效分析方法，在芯片中定位需要做电阻的两端布线，找到需要做电阻的目标位置中的一端，采用聚焦离子束对目标区域进行刻蚀，去除氧化层直至金属露出；找到需要做电阻的目标位置中的另一端，采用离子束对目标区域进行刻蚀，去除氧化层直至金属露出；通过聚焦离子束对两个目标位置之间的区域进行刻蚀，使得两个目标位置的露出金属之间区域形成一个沟道；用金属的气相前驱体以气相沉积的方式在所述沟道上沉积一条连接两端金属且与目标电阻阻值相同的金属线。本发明还提供了一套便于执行该方法的集成电路芯片的失效分析的系统。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种集成电路芯片的失效分析的方法及系统。

背景技术

失效分析是确定一种产品失效原因的诊断过程。失效分析技术在如今的各个工业部门已经得到了广泛地应用。尤其是在电子元器件的领域中，失效分析有着特殊的重要性。随着集成电路从中小规模发展到大规模乃至系统芯片，伴随而来的是几何式增长的集成度和复杂度，失效分析的要求和难度亦变得越来越高，任何一个微小的失效点极可能导致整个芯片丧失功能甚至完全报废。专家学者和研究人员一直在不断研究新的失效分析方法和设备来提高分析和表征的精确性和便捷性。

发明内容

电性测试是分析集成电路失效原因的常用方法。在集成电路的电性测试过程中，工程师需要在芯片电路中增加一个特定阻值的电阻来达到验证的需求，目前的方法是，在芯片内部定点生长探针点（probe pad）然后通过探针台扎针外加电阻来实现，这种方式操作起来步骤繁琐，且芯片在扎针过程中容易损坏。

聚焦离子束（FIB）系统在高能离子束的作用下将吸附在样品表面的气体分子分解成易挥发部分和不易挥发部分，前者被真空泵抽走，后者在聚焦离子束（FIB）的轰击区域淀积，形成金属或薄膜。

利用了聚焦离子束（FIB）可以在特定区域淀积金属的功能，本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种集成电路芯片的失效分析方法。

具体地，在芯片中定位需要做电阻的两端布线，找到需要做电阻的目标位置中的一端，采用聚焦离子束对目标区域进行刻蚀，去除氧化层直至金属露出；找到需要做电阻的目标位置中的另一端，采用离子束对目标区域进行刻蚀，去除氧化层直至金属露出；通过聚焦离子束对两个目标位置之间的区域进行刻蚀，使得两个目标位置的露出金属之间区域形成一个沟道；用金属的气相前驱体以气相沉积的方式在所述沟道上沉积一条连接两端金属且与目标电阻阻值相同的金属线。

所述金属线材料可以选用铂，气相前驱体可以选用C₆H₆Pt或C₉H₁₆Pt。

优选地，在刻蚀所述沟道时，将样品旋转，使得所述两端露出金属之间的连线处于垂直于所述聚焦离子束的水平平面。在一次试验的各项常量中，目标电阻阻值为R，两端露出金属之间宽度为L，沉积的铂金属线的电阻率为ρ；设置沉积的所述铂金属线线长为L，分别设置宽度和深度X和Z，且保证X*Z=ρ*L/R。

对于同一种金属气相前驱体，可以根据相同截面积S和束流下不同长度的金属线所获得的不同沟道电阻制作一次函数的工作曲线，获得斜率k，矫正所述前驱体沉积的金属线电阻率ρ=k*S。

束流可以根据以下公式选择：

70xL≤current（束流）≤100xL

其中X代表沉积金属线的宽度，L代表沉积金属线的长度，如果束流超出这个值，那么电流大，相对应的沉积时间短，沉积过程中金属气体参与的时间就短，反之电流小，沉积的慢，沉积过程中金属气体参与时间长，金属气体参与时间长或者短都会使最终沉积线金属的量产生变化从而使连线电阻率发生变化，进而影响最终的阻值。同时将图像焦距和像散调至最佳效果，聚焦不准会影响最终沉积的电阻线宽度、厚度，导致和预设值产生偏差，影响最终的阻值。