[发明专利]关于分析半导体器件失效的剥层处理方法

说明书

本发明涉及在半导体器件形成过程中产生的失效的分析方法，特别涉及用于露出半导体器件多晶硅接点的剥层处理方法，以便达到证实在多晶硅接点处产生接点开路失效的目的。

随着半导体器件集成度的增加，形成半导体器件的元件结构变成三维的复杂结构，以便在限定的区域内获得足够大的容量。这要求用高级剥层处理技术来暴露产生于高集成的半导体器件的叠层结构的失效情况。

为达到分析在半导体器件多晶硅接点处产生的接点断开失效的情况，在常规工艺中，通过制造和解剖样品进行观察。但是，这种解剖观察方法存在下述问题。即，难于找到失效部位。因为多晶硅层被诸如金属和氧化物钝化层等覆盖，能分析失效的区域是很小的。

因此，在进行接点失效分析时，利用剥层处理方法，从其顶层开始，依次除掉各叠层，则能依次观察各层的失效部位。按照这种方法，腐蚀和硅衬底接触的多晶硅层，然后观察在衬底中产生的失效部位，由此证实接点是否断开。但是，这种方法不能直接观察到接点是否断开。而且在腐蚀多晶硅层期间，扩大了接点部位，使其大于实际的接点，如图1所示。因此，难于证实实际的接点尺寸和对准的接点部位。并且，可由相同的失效方式产生的失效机理的分析中，分析程序不能相应地完成。

本发明的目的是提供一种用于分析半导体器件中多晶硅接点断开失效情况的剥层处理方法，该方法能精确检测多晶硅是否断开，并指出其对准的部位。

为实现本发明的目的，提供一种剥层处理方法，用于分析半导体器件中多晶硅接点断开失效情况，它包括下列步骤：除掉位于包含存储单元的晶片上的钝化层和双金属层；利用等离子干腐蚀(RIE即反应离子腐蚀)方法，除掉形成电容器的多晶硅和形成位线的多晶硅的上层部分；以及利用包含HF的腐蚀剂进行湿腐蚀，以便露出场氧化层，同时，在晶片上留下形成位线的多晶硅层和形成电容器存储节点的多晶硅层的下层部分。

通过参考附图对具体的实施例的详细叙述能很好地理解本发明特有的新颖特征。附图中：

图1是显微照片，表示按常规技术分析半导体器件中多晶硅接点断开失效所用的样品；

图2A和图2B是剖视图，表示按照本发明实施例剥层处理的方法；

图3是显微照片，表示按照本发明进行剥层处理样品的平面图。

下面参考附图叙述本发明优选的实施例。

图2A和图2B是剖视图，表示分析半导体器件电容接点和位线接点的剥层处理工序。图2A表示按照制造DRAM的方法形成的结构，为制造失效分析样品，利用常规剥层处理方法，除掉其钝化层(pass-ivation layer)和金属层。在图2A中，标号21表示硅衬底，22表示场氧化层，23表示栅氧化层，24表示形成电极的多晶硅层，25表示绝缘隔离层，26表示源和漏区，27表示第一层间绝缘层，28表示形成位线的多晶硅层，29表示第二层间绝缘层，30表示形成电容器存储节点的多晶硅层，31表示电容的介电层，32表示形成电容器平板电极的多晶硅层。如图2A所示，多晶硅层28和多晶硅层30与硅衬底21的源区和漏区形成接触。

如图2B所示，利用CF₄和O₂，在RIE(反应离子腐蚀设备)中进行等离子干腐蚀，选择地腐蚀形成电容器翼片(a)(如图2A所示)的多晶硅层上部和位线多晶硅层28的上部。接着，利用含大约49％HF的腐蚀剂，适当地进行湿腐蚀，以便暴露出场氧化层，在硅基底上留下位线多晶硅层28和存储节点多晶硅层30的下部。这样，在衬底接触区上，留下多晶硅的残留部分。

通过观察如图2B所示的结构，本发明可确证多晶硅接点的失效。即，通过观察留在接触区的多晶硅残留部分，能容易分析接点叠层的好坏和证实接点是否断开。并且，能够分析在衬底中产生的失效机理。图3是显微照片，表示按照本发明暴露出存储节点接触区的样品，如图3所示，能精确地确定接点部位及测定其尺寸。

因此，应当了解，本发明不限于上述公开的作为实现本发明的最好方式的具体实施例。除本发明后附权利要求限定之外本发明并不限于说明书中所叙述的特殊实施例。