CN112903736A - 在样品坡面上进行纳米探针测试的方法 - Google Patents

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杨领叶
段淑卿
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Abstract

本发明提供了一种在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，包括以下步骤：将样品固定在FIB的样品台上，并将所述样品台移动至电子束与离子束的共聚焦点高度处；旋转所述样品台以使所述样品台与所述离子束成一预设角度；利用所述离子束轰击所述样品的表面，对所述样品的目标区域进行切割并形成一坡面；利用纳米探针在所述坡面上进行电性测试。利用聚焦离子束在样品上加工出坡面，通过在直接在所述坡面处下针实现了对样品内下层结构的纳米探针测试，并得到了准确的电性数据，对特殊样品的失效分析工作有着重大意义。

Description

在样品坡面上进行纳米探针测试的方法
技术领域
本发明半导体缺陷检测技术领域，尤其涉及一种在样品坡面上进行纳米探针测试的方法。
背景技术
纳米探针台(Nano Prober)是集成了扫描电子显微镜(SEM)的纳米探针***，可对集成电路芯片中的器件进行纳米级失效分析，如电学特性参数测量、纳米级断路及短路失效定位、高低温特性量测等。利用纳米探针测试样品时，通常需要将样品平放，并研磨所述样品至金属层并且有一定的高度差。然而对于一些特殊样品，无法在平面完成下针测试，使得无法进行精准的失效分析。
对于位线短路的特殊样品，已知两条位线的地址，但由于位线具有一定的长度，依据现有定位手段无法定位到具体的短接处位置，例如位线沿纵向延伸500um的长度，虽然通过现有定位手段能够定位出短接的两条位线，但是无法从500um的目标范围中找到具体的短接点。
由于这种特殊样品，由于两条位线的距离很近，只能通过纳米探针进行电性测试，但如果采用纳米探针台进行平面下针测试时，则需要对金属层进行研磨，会产生以下问题：1)再分布层图案不均匀，导致金属层无法磨均匀；2)金属连接线很密，研磨过多容易造成Cu扩散，进而导致大面积短接；3)目标范围过大，难以通过研磨准确定位到短接点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，实现了对样品内下层结构的纳米探针测试，并得到了准确的电性数据，对特殊样品的失效分析工作有着重大意义。
为了达到上述目的，本发明提供了一种在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，包括以下步骤：
将样品固定在FIB的样品台上，并将所述样品台移动至所述电子束与所述离子束的共聚焦点高度处；
旋转所述样品台以使所述样品台与所述离子束成一预设角度；
利用所述离子束轰击所述样品的表面，对所述样品的目标区域进行切割并形成一坡面；
利用纳米探针在所述坡面上进行电性测试。
可选的，所述电子束与所述离子束的夹角为52°。
可选的，所述预设角度介于0°-90°之间。
可选的，所述样品台平行于水平面，所述预设角度为38°。
可选的，所述坡面的坡角为38°。
可选的，利用所述离子束轰击所述样品表面时，所述离子束的扫描方向为从下至上。
可选的，利用所述离子束轰击所述样品表面时，选择切割横截面模式。
可选的，所述样品包括第一金属层及第二金属层，所述第二金属层位于所述第一金属层的下方，利用所述离子束轰击所述样品表面，对所述样品目标区域进行切割并形成一坡面时，所述离子束由所述第一金属层切割至所述第二金属层。
可选的，所述第二金属层包括两条相邻的位线，利用所述离子束轰击所述样品表面，以切割两条所述位线并形成所述坡面。
可选的，采用二分法沿所述位线的延伸方向进行切割，并通过所述纳米探针进行测试，直至找到两条所述位线的短接点。
在本发明提供的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法中，包括以下步骤：将样品固定在FIB的样品台上，并将所述样品台移动至电子束与离子束的共聚焦点高度处；旋转所述样品台以使所述样品台与所述离子束成一预设角度；利用所述离子束轰击所述样品的表面，对所述样品的目标区域进行切割并形成一坡面；利用纳米探针在所述坡面上进行电性测试。利用聚焦离子束在样品上加工出坡面，通过在直接在所述坡面处下针实现了对样品内下层结构的纳米探针测试，并得到了准确的电性数据，对特殊样品的失效分析工作有着重大意义。
附图说明
本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1为本发明实施例提供的FIB在常规条件下的制样示意图；
图2为本发明实施例提供的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法的步骤图；
图3为本发明实施例提供的样品台的旋转示意图；
图4为本发明实施例提供的纳米探针的测试示意图；
其中，附图标记为：
10-样品台；20-离子束；30-电子束；
100-样品；200-样品台；300-离子束；400-电子束；500-坡面；600-纳米探针；θ-预设角度。
具体实施方式
如图1所示，图1为FIB在常规条件下的制样示意图，将样品台10逆时针旋转52°以使所述样品台10与离子束20垂直，且所述样品台10与所述电子束30成38°夹角，并将所述样品台10移动至所述电子束30与所述离子束20的共聚焦点高度处。但是，对于样品内下层结构的纳米探针测试，通过FIB的常规制样难以实现。
因此，本发明提供了一种在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，通过使样品台与离子束之间具有夹角，以在所述样品的目标位置处形成坡面，以便于难纳米探针能够直接在所述坡面上下针测试，实现对样品内下层结构的电性测试，得到准确的电性数据。
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
请参照图2，并结合图3-图4，本实施例提供了一种在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，包括以下步骤：
S1、将样品100固定在FIB的样品台200上，并将所述样品台200移动至电子束400与离子束300的共聚焦点高度处；
S2、旋转所述样品台200以使所述样品台200与所述离子束300成一预设角度θ；
S3、利用所述离子束300轰击所述样品100的表面，对所述样品100的目标区域进行切割并形成一坡面500；
S4、利用纳米探针600在所述坡面500上进行电性测试。
本实施例中，步骤S1-S3是为了制备好待测样品100，步骤S4是通过纳米探针600对制备好的待测样品进行测试。
具体的，先执行步骤S1，将样品100固定在FIB的样品台200上，并将所述样品台200移动至所述电子束400与所述离子束300的共聚焦点高度处。本实施例中，所述样品100为一待测芯片，所述芯片的缺陷并非在于表面，而是在于所述芯片的下层结构，故如果直接在平面下针很难获取到准确的测试信息。
本实施例中，所述电子束400与所述离子束300的夹角为52°，所述电子束400与水平面垂直，可以在离子束300加工的同时，利用所述电子束400实时监控加工的全过程，更好对加工质量进行控制，利用电子束400成像的分辨率高的特点，观察样品100截面和表面信息。
接着执行步骤S2，旋转所述样品台200以使所述样品台200与所述离子束300成一预设角度θ。通过使所述样品台200与所述离子束300成一预设角度θ以便于形成坡面500，如图3所示，所述预设角度θ介于0°-90°之间。可以理解为，不管如何旋转所述样品台200，必须使所述样品100与所述离子束300具有夹角，才能顺利加工出一坡面500。为了方便切割，所述样品台200可进行顺时针旋转，所述旋转的角度小于90°，这是因为当所述样品台200旋转到90°时，所述离子束300与所述样品100将平行。
本实施例中，所述样品台200平行于水平面，所述预设角度为38°。
接着执行步骤S3，利用所述离子束300轰击所述样品100的表面，对所述样品100的目标区域进行切割并形成一坡面500。利用离子束300产生大量的离子，通过溅射刻蚀或辅助气体溅射刻蚀制作坡面500，坡面500的深度和宽度可根据缺陷尺寸来确定。具体的，可先用较大的离子束流刻蚀出阶梯坡面500，为了节省加工时间，在刻蚀过程中可以采用辅助气体增强刻蚀，以大大缩短加工时间。在大量材料被刻蚀掉以后，用适中的离子束流对坡面500进行精细加工，把表面清理干净。之后，再利用较小的离子束刘对坡面500进行抛光加工。
在FIB下不同的制样方式对应着离子束300轰击形式和方向的不同，可以有不同的作用效果。制备样品坡面500时，考虑到样品100和离子束300的相对角度，离子束300作用模式可选择切割横截面模式(Cleaning cross section)，扫描方向选择从下至上(bottom totop)。根据样品100结构的不同，离子束300作用面积可以不同，需要保证可以看到下层测试下针位置附近完整的结构，且留有一定的下针空间。
本实施例中，由于所述样品台200与所述离子束300成38°夹角，故所述坡面的坡角为38°。
本实施例中，所述样品100包括第一金属层及第二金属层，所述第二金属层位于所述第一金属层的下方，利用所述离子束300轰击所述样品100表面，对所述样品100目标区域进行切割并形成一坡面500时，所述离子束300由所述第一金属层切割至所述第二金属层。可以理解的是，当缺陷出现在所述第二金属层时，通过所述离子束300切割一坡面500以暴露所述第二金属层，以便于纳米探针600直接下针进行测试。
进一步的，所述第二金属层包括两条相邻的位线，其特征在于，利用所述离子束300轰击所述样品100表面，利用所述离子束300切割两条所述位线并形成所述坡面500。本实施例中，所述第二金属层包括多条位线，目前通过常规测试手段已经确认了发生短接的两条位线，且已知两条所述位线的位置。然后可通过所述离子束300进行切割，使两条所述位线的截面暴露出来，以便于测试短接点的位置。
最后执行步骤S4，利用纳米探针600对所述坡面500进行电性测试。请继续参照图4，由于所述坡面500已经暴露出所述样品100的下层结构，且预留了纳米探针600的下针空间，故可将制备好的样品100转移至纳米探针台上，进行固定后通过所述纳米探针600直接测试即可。
本实施例中，采用二分法沿所述位线的延伸方向进行切割，并通过所述纳米探针600进行测试，直至找到两条所述位线的短接点。本实施例中，由于位线具有一定的延伸长度，在无法确定具体的短接点位置的前提下，可采用二分法依次缩小目标区域。例如，所述位线的目标区域为500um，那么经过第一次的切割和坡面500测试后，可将目标区域缩小至250um，然后重复所述步骤S4-S5，直至找到两条所述位线的短接点。
本实施例中，根据纳米探针台的探针角度，在样品坡面500上最多可以同时四根针进行纳米探针600测试。
综上，本发明提供了一种在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，包括以下步骤：将样品固定在FIB的样品台上，并将所述样品台移动至电子束与离子束的共聚焦点高度处；旋转所述样品台以使所述样品台与所述离子束成一预设角度；利用所述离子束轰击所述样品的表面，对所述样品的目标区域进行切割并形成一坡面；利用纳米探针在所述坡面上进行电性测试。利用聚焦离子束在样品上加工出坡面，通过在直接在所述坡面处下针实现了对样品内下层结构的纳米探针测试，并得到了准确的电性数据，对特殊样品的失效分析工作有着重大意义。
此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将样品固定在FIB的样品台上，并将所述样品台移动至电子束与离子束的共聚焦点高度处；
旋转所述样品台以使所述样品台与所述离子束成一预设角度；
利用所述离子束轰击所述样品的表面，对所述样品的目标区域进行切割并形成一坡面；
利用纳米探针在所述坡面上进行电性测试。
2.如权利要求1所述的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，其特征在于，所述电子束与所述离子束的夹角为52°。
3.如权利要求2所述的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，其特征在于，所述预设角度介于0°-90°之间。
4.如权利要求3所述的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，其特征在于，所述样品台平行于水平面，且所述预设角度为38°。
5.如权利要求4所述的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，其特征在于，所述坡面的坡角为38°。
6.如权利要求1所述的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，其特征在于，利用所述离子束轰击所述样品表面时，所述离子束的扫描方向为从下至上。
7.如权利要求1所述的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，其特征在于，利用所述离子束轰击所述样品表面时，选择切割横截面模式。
8.如权利要求1所述的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，所述样品包括第一金属层及第二金属层，所述第二金属层位于所述第一金属层的下方，其特征在于，利用所述离子束轰击所述样品表面，对所述样品目标区域进行切割并形成一坡面时，所述离子束由所述第一金属层切割至所述第二金属层。
9.如权利要求8所述的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，所述第二金属层包括两条相邻的位线，其特征在于，利用所述离子束轰击所述样品表面，以切割两条所述位线并形成所述坡面。
10.如权利要求9所述的在样品坡面上进行纳米探针测试的方法，其特征在于，采用二分法沿所述位线的延伸方向进行切割，并通过所述纳米探针进行测试，直至找到两条所述位线的短接点。
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