高阶芯片失效分析物理去层分析方法技术

本发明专利技术公开了一种高阶芯片失效分析物理去层分析方法，包括：提供芯片及芯片上待进行物理去层的关注区域，芯片包括自下而上制备于衬底上的第一金属层、第二金属层、……、第N-2金属层、第N-1金属层以及第N金属层，其中，8≤N≤10；自上而下依次刻蚀第N金属层、第N-1金属层、第N-2金属层、……、第二金属层以及第一金属层；其中，刻蚀第N-1金属层，包括：采用BOE刻蚀剂以第一刻蚀时间刻蚀关注区域内的第N-1金属层上的氧化层；采用反应离子刻蚀法以第二刻蚀时间刻蚀第N-1金属层上的氧化层至关注区域内的第N-1金属层露出金属铜；研磨金属铜至关注区域内的第N-1金属层完全去除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其是指一种。
技术介绍
由于半导体工艺的飞速发展，国内外高阶28nm甚至更小工艺的芯片已广泛推广应用。迎来了新的挑战。目前，28nm芯片的物理去层局部平坦化处理很难掌控。28nm芯片一般有10层金属，与90nm工艺相比，氧化层使用1w-K材料且厚度比较薄，增加了物理方法去层的难度。而且顶层金属即TM (Top Metal)，M9 (Metal9)，M8的平坦化处理掌控的好坏决定后续去层分析的成败。参阅图1?图3所示，图1?图3是现有技术中高阶芯片失效分析物理法去层处理中刻蚀顶层金属层至第八金属层的步骤分解图。28nm芯片去层目前的方法是:Stepl，用反应离子刻蚀法(RIE-Reactive 1n Etching)刻蚀顶层金属层TM上的钝化层时间约为5分钟，再用研磨法研磨掉顶层金属层TM ;Step2，用反应离子刻蚀法刻蚀第九金属层M9上的氧化层2分钟，再用研磨法去除第九金属层M9 ;Step3，用反应离子刻蚀法刻蚀第八金属层M8上的氧化层I分钟，再用研磨法去除第八金属层M8 ;Step4，去除完TM&M9&M8后，M7?Ml用研磨法去层即可。从图1?图3中可以看出，目前方法的反应离子刻蚀法能量不好控制，容易破坏下层金属，如图中a处所示，且平坦化不好掌控。因此，在进行高阶芯片失效分析物理去层的处理过程中，如何确保下层金属不被破坏，是本领域亟待解决的难题。
技术实现思路
有鉴于上述问题，本专利技术提供了一种，包括:提供芯片及所述芯片上待进行物理去层的关注区域，所述芯片包括自下而上制备于衬底上的第一金属层、第二金属层、......、第N-2金属层、第N-1金属层以及第N金属层，其中，8彡N彡10 ;自上而下依次刻蚀所述第N金属层、所述第N-1金属层、所述第N-2金属层、……、所述第二金属层以及所述第一金属层；其中，刻蚀所述第N-1金属层，包括:采用BOE刻蚀剂以第一刻蚀时间刻蚀所述关注区域内的所述第N-1金属层上的氧化层；采用反应离子刻蚀法以第二刻蚀时间刻蚀所述第N-1金属层上的氧化层至所述关注区域内的所述第N-1金属层露出金属铜；研磨所述金属铜至所述关注区域内的所述第N-1金属层完全去除。本专利技术的，由于高阶芯片制程的每一层氧化层和金属层都比较薄的原因，因此本专利技术在采用反应离子刻蚀法进行刻蚀之前，先采用BOE刻蚀剂刻蚀掉一部分氧化层，进而减少采用反应离子刻蚀法(即干法刻蚀)进行刻蚀的时间，可以控制使芯片的关注区域平整，而且不容易破坏到下一层的金属。本专利技术的进一步改进在于，所述第N-1金属层上的氧化层的厚度是600nm?700nm，所述第一刻蚀时间为2分钟，所述第二刻蚀时间为30秒。本专利技术的进一步改进在于，刻蚀所述第N金属层，包括:采用反应离子刻蚀法刻蚀所述第N金属层上的钝化层至所述关注区域内的所述第N金属层露出金属铝；采用第一刻蚀剂刻蚀所述金属铝至所述关注区域内的所述第N金属层完全去除。本专利技术的进一步改进在于，采用反应离子刻蚀法刻蚀所述第N金属层上的钝化层至所述关注区域内的所述第N金属层露出金属铝的刻蚀时间为3分钟。本专利技术的进一步改进在于，所述第一刻蚀剂为氢氧化钠溶液。本专利技术的进一步改进在于，刻蚀所述第N-2金属层，包括:采用BOE刻蚀剂以第三刻蚀时间刻蚀所述关注区域内的所述第N-2金属层上的氧化层；采用反应离子刻蚀法以第四刻蚀时间刻蚀所述第N-2金属层上的氧化层至所述关注区域内的所述第N-2金属层露出金属铜；研磨所述金属铜至所述关注区域内的所述第N-2金属层完全去除。本专利技术的进一步改进在于，所述第N-2金属层上的氧化层的厚度是400nm?500nm，所述第三刻蚀时间为I分钟，所述第四刻蚀时间为15秒。本专利技术的进一步改进在于，所述第一金属层下方制备有氮化钽层，刻蚀所述第一金属层，包括:采用第二刻蚀剂刻蚀所述第一金属层至所述关注区域内的所述第一金属层下方的氮化坦层露出；研磨所述第一金属层下方的氮化坦层至所述关注区域内的所述第一金属层下方的氮化坦层完全去除。本专利技术的进一步改进在于，所述第二刻蚀剂为稀硝酸溶液。【附图说明】图1?图3是现有技术中高阶芯片失效分析去层方法中刻蚀顶层金属层至第八金属层的步骤分解图。图4是本专利技术的流程图。图5是本专利技术中刻蚀第N金属层的具体流程图。图6是本专利技术中刻蚀第N-1金属层的具体流程图。图7是本专利技术中刻蚀第N-2金属层的具体流程图。图8是本专利技术中刻蚀第一金属层的具体流程图。图9?图11是本专利技术的较佳实施例中刻蚀第十金属层至第八金属层的步骤分解图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。配合参阅图4所示，图4是本专利技术的流程图。本专利技术，包括:步骤S101:提供芯片及所述芯片上待进行物理去层的关注区域，所述芯片包括自下而上制备于衬底上的第一金属层、第二金属层、......、第N-2金属层、第N-1金属层以及第N金属层，其中，8 ^ 10 ；步骤S102:自上而下依次刻蚀所述第N金属层、所述第N-1金属层、所述第N_2金属层、......、所述第二金属层以及所述第一金属层；具体地，结合图5所示，图5是本专利技术中刻蚀第N金属层的具体流程图。其中，刻蚀所述第N金属层，包括:步骤S201:采用反应离子刻蚀法刻蚀所述第N金属层上的钝化层至所述关注区域内的所述第N金属层露出金属铝。优选地，采用反应离子刻蚀法刻蚀所述第N金属层上的钝化层至所述关注区域内的所述第N金属层露出金属铝的刻蚀时间为3分钟。步骤S202:采用第一刻蚀剂刻蚀所述金属铝至所述关注区域内的所述第N金属层完全去除。优选地，所述第一刻蚀剂为氢氧化钠溶液。结合图6所示，图6是本专利技术中刻蚀第N-1金属层的具体流程图。其中，刻蚀所述第N-1金属层，包括:步骤S301:采用BOE刻蚀剂以第一刻蚀时间刻蚀所述关注区域内的所述第N-1金属层上的氧化层。其中，BOE (Buffered Oxide Etch)刻蚀剂即是HF溶液与NH4F溶液依不同比例混合而成。步骤S302:采用反应离子刻蚀法以第二刻蚀时间刻蚀所述第N-1金属层上的氧化层至所述关注区域内的所述第N-1金属层露出金属铜。优选地，所述第N-1金属层上的氧化层的厚度是600nm?700nm，所述第一刻蚀时间为2分钟，所述第二刻蚀时间为30秒。步骤S303:研磨所述金属铜至所述关注区域内的所述第N-1金属层完全去除。结合图7所示，图7是本专利技术中刻蚀第N-2金属层的具体流程图。其中，刻蚀所述第N-2金属层，包括:步骤S401:采用BOE刻蚀剂以第三刻蚀时间刻蚀所述关注区域内的所述第N_2金属层上的氧化层。步骤S402:采用反应离子刻蚀法以第四刻蚀时间刻蚀所述第N-2金属层上的氧化层至所述关注区域内的所述第N-2金属层露出金属铜。优选地，所述第N-2金属层上的氧化层的厚度是400nm?500nm，所述第三刻蚀时间为I分钟，所述第四刻蚀时间为15秒。步骤S403:研磨所述金属铜至所述关注区域内的所述第N-2金属层完全去除。结合图8所示，图8是本专利技术中刻蚀第一金属层的具体流程图。其中，所述第一金属层下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阶芯片失效分析物理去层分析方法，其特征在于，包括：提供芯片及所述芯片上待进行物理去层的关注区域，所述芯片包括自下而上制备于衬底上的第一金属层、第二金属层、……、第N‑2金属层、第N‑1金属层以及第N金属层，其中，8≤N≤10；自上而下依次刻蚀所述第N金属层、所述第N‑1金属层、所述第N‑2金属层、……、所述第二金属层以及所述第一金属层；其中，刻蚀所述第N‑1金属层，包括：采用BOE刻蚀剂以第一刻蚀时间刻蚀所述关注区域内的所述第N‑1金属层上的氧化层；采用反应离子刻蚀法以第二刻蚀时间刻蚀所述第N‑1金属层上的氧化层至所述关注区域内的所述第N‑1金属层露出金属铜；研磨所述金属铜至所述关注区域内的所述第N‑1金属层完全去除。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国庆，李鹏云，葛金发，曾元宏，
申请(专利权)人：宜特上海检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31