掺杂失效分析方法技术

本发明专利技术公开了一种掺杂失效的分析方法，包括步骤：提供良品硅片；对良品硅片和待测样品硅片进行处理直至露出衬底表面；将良品硅片和待测样品硅片放置在底座上；在良品硅片和待测样品硅片上选定测试图形；设定进行SRP的条件；分别对良品硅片和待测样品硅片上的测试图形进行SRP并得到电阻率或载流子浓度的数据；对良品硅片和所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的数据进行比较，判断待测样品硅片的掺杂是否失效，估算待测样品硅片的掺杂剂量失效大小。本发明专利技术能准确快速验证掺杂相关的失效，以及确认掺杂杂质的差异程度，能大大节省芯片失效分析的时间和确保失效分析的准确性，为明确工艺原因及提升相关产品的良率发挥重大作用。

【技术实现步骤摘要】
掺杂失效分析方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种掺杂失效分析方法。
技术介绍
在半导体集成电路制造中，掺杂是一种通用的工艺，当掺杂失效时往往造成最后形成的芯片产品的失效，因此如何判断掺杂是否失效，并根据判断结果来确定芯片产品的失效是否是有掺杂失效引起的是芯片产品失效分析中的一种重要分析方法。现有掺杂失效分析方法包括：1、对器件的电学测试来佐证，该方法是通过对器件的各个端口或电极施加电应力，从而监控各电极的电压电流等了解特性。该方法存在的问题是：1.1、对器件的测试需要用到复杂的纳米探针技术或者衬垫（pad）用微探针分析。1.2、即使明确器件电学特性异常，仍无法确认器件失效是否是由掺杂失效造成的，因为器件失效可能是由掺杂、刻蚀、对准、异常冗余物等多个原因造成。2、针对杂质种类和浓度的染色处理。该方法存在的问题是：2.1、染色与染色用药液的配比、时间密切相关，需要反复试验，耗时耗力；2.2、当异常掺杂的剂量或浓度差异较小时，染色成功率大大降低。3、二次离子质谱分析（SIMS）。该方法存在的问题是：分析复杂，成本昂贵，而且对样品尺寸的限制大，体现在要求长宽都在100微米以上。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种掺杂失效的分析方法，能准确快速验证掺杂相关的失效，以及确认掺杂杂质的差异程度，能大大节省芯片失效分析的时间和确保失效分析的准确性，为明确工艺原因及提升相关产品的良率发挥重大作用。为解决上述技术问题，本专利技术提供的掺杂失效的分析方法包括如下步骤：步骤一、提供一掺杂符合要求的良品硅片，该良品硅片用于对待测样品硅片进行比较分析。步骤二、对所述良品硅片和所述待测样品硅片进行处理，该处理将所述良品硅片和所述待测样品硅片的衬底表面上的膜层结构都去除，直至露出所述良品硅片和所述待测样品硅片的衬底表面。步骤三、将处理过的所述良品硅片和所述待测样品硅片分别放置在一底座上。步骤四、分别在所述良品硅片和所述待测样品硅片上选定一测试图形，所述良品硅片上的测试图形和所述待测样品硅片上的测试图形的尺寸相同。步骤五、设定进行扩展电阻测试（SRP）的测试条件。步骤六、按照所设定的测试条件，分别对所述良品硅片上的测试图形和所述待测样品硅片上的测试图形进行扩展电阻测试，测试后分别得到所述良品硅片的电阻率或载流子浓度的数据、以及所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的数据。步骤七、对所述良品硅片和所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的数据进行比较，根据所述良品硅片和所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度是否相同来判断所述待测样品硅片的掺杂是否失效，根据所述良品硅片和所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的差值来估算所述待测样品硅片的掺杂剂量失效大小。进一步的改进是，步骤二中的处理工艺采用氢氟酸进行腐蚀处理。进一步的改进是，步骤三中的所述底座为无倾角的平面底座。进一步的改进是，步骤四中所选定的所述良品硅片和所述待测样品硅片上的测试图形要求是：所述良品硅片和所述待测样品硅片上的测试图形的区域都要平坦且杂质分布均匀，所述良品硅片和所述待测样品硅片上的测试图形的长度都分别大于所述扩展电阻测试的针距，所述良品硅片和所述待测样品硅片上的测试图形的宽度都分别大于所述扩展电阻测试的针的直径。进一步的改进是，步骤五中设定进行扩展电阻测试的测试条件包括：所述扩展电阻测试的针的步进值能从所述扩展电阻测试的测试系统中给出的多个步进值中任意选择一个，所述扩展电阻测试的倾角能从所述扩展电阻测试的测试系统中给出的多个非零角度中任意选择一个，所述扩展电阻测试的测试点数设定为小于所述测试图形的宽度除以所述扩展电阻测试的针的步进值；所述扩展电阻测试的测试点都要分别落在所述良品硅片和所述待测样品硅片上的测试图形中，且所述良品硅片的测试的起始位置和终止位置在所述良品硅片的测试图形中位置和所述待测样品硅片的测试的起始位置和终止位置在所述待测样品硅片的测试图形中位置相同。进一步的改进是，步骤六中测试得到所述良品硅片的电阻率或载流子浓度的数据以及所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的数据和所述扩展电阻测试的倾角无关、和所述扩展电阻测试的各测试点以及测试点的数量有关。本专利技术直接通过待测试样品的掺杂区域进行SRP测试，并将该测试结果和一掺杂符合要求的良品硅片的掺杂区域的测试结果进行比较，根据比较结果能够准确快速验证掺杂是否失效以及确认掺杂杂质的差异程度，从而也能直接快速并准确的判断芯片失效是否由掺杂失效引起，故能大大节省芯片失效分析的时间和确保失效分析的准确性，为明确工艺原因及提升相关产品的良率发挥重大作用。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明:图1是SRP测试原理示意图；图2是本专利技术实施例方法流程图；图3A-图3E是本专利技术实施例方法各步骤中示意图；图4是本专利技术实施例测试结果曲线。具体实施方式本专利技术实施例中使用到SRP测试，在对本专利技术实施例做说明之前，先介绍一下SRP测试原理，如图1所示，是SRP测试原理示意图。现有SRP测试是对样品的截面进行双探针测试，从而得出载流子浓度和电阻率的纵深分布，现有SRP测试的工作过程如下：1、确定样品102和底座101。其中样品102的图形长宽大小要在数百微米以上，以确保测试斜面103能覆盖所需的深度。底座101为带指定角度的模块，如17’，34’，1°9’，2°52’等。2、样品102粘贴在底座101上进行研磨，得到与底座相同倾斜角的斜面103。研磨后露出斜面边缘104，以及PN结界面105.3、样品102进入SRP机台进行测试，其中SRP的两探针106在斜面103上通过步进式移动和接触，两探针106间存在5mv电压，通过电流测量换算等，得到两探针106间的电阻值。4、所测得的电阻值经过校准曲线转换为电阻率和载流子浓度，而探针106每次接触所处的位置，通过角度及距离换算，得到针对应位置的深度值，以上数据综合，就可得到样品的电阻率或载流子浓度的深度分布曲线。如图1所示，是本专利技术实施例方法流程图；本专利技术实施例掺杂失效的分析方法包括如下步骤：步骤一、提供一掺杂符合要求的良品硅片，该良品硅片用于对待测样品硅片进行比较分析。所述良品硅片和所述待测样品硅片要具有相同的膜层结构，且具有相同的掺杂结构，但是所述良品硅片的掺杂区域的掺杂已经确认为符合要求。如图3A所示，所述待测样品硅片1上形成有多层薄膜组成的膜层结构2以及多个掺杂区域3。步骤二、对所述良品硅片和所述待测样品硅片进行处理，该处理将所述良品硅片和所述待测样品硅片1的衬底表面上的膜层结构都去除，直至露出所述良品硅片和所述待测样品硅片1的衬底表面。如图3B所示，本专利技术实施例是采用氢氟酸进行腐蚀处理来将膜层结构去除，直至露出所述良品硅片和所述待测样品硅片1的衬底表面。步骤三、如图3C所示，将处理过的所述良品硅片和所述待测样品硅片1分别放置在一底座5上。所述底座5为无倾角的平面底座。步骤四、如图3D所示，分别在所述良品硅片和所述待测样品硅片1上选定一测试图形，所述良品硅片上的测试图形和所述待测样品硅片1上的测试图形的尺寸相同。本专利技术实施例中所述待测样品硅片1上的测试图形为一个掺杂区域3。所选定的所述良品硅片和所述待测样品硅片1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂失效的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一掺杂符合要求的良品硅片，该良品硅片用于对待测样品硅片进行比较分析；步骤二、对所述良品硅片和所述待测样品硅片进行处理，该处理将所述良品硅片和所述待测样品硅片的衬底表面上的膜层结构都去除，直至露出所述良品硅片和所述待测样品硅片的衬底表面；步骤三、将处理过的所述良品硅片和所述待测样品硅片分别放置在一底座上；步骤四、分别在所述良品硅片和所述待测样品硅片上选定一测试图形，所述良品硅片上的测试图形和所述待测样品硅片上的测试图形的尺寸相同；步骤五、设定进行扩展电阻测试的测试条件；步骤六、按照所设定的测试条件，分别对所述良品硅片上的测试图形和所述待测样品硅片上的测试图形进行扩展电阻测试，测试后分别得到所述良品硅片的电阻率或载流子浓度的数据、以及所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的数据；步骤七、对所述良品硅片和所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的数据进行比较，当所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度为所述良品硅片电阻率或载流子浓度的95%～105%时，所述待测样品硅片的掺杂有效；当所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度为所述良品硅片电阻率或载流子浓度的95%～105%的范围之外时，所述待测样品硅片的掺杂失效；根据所述良品硅片和所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的差值来估算所述待测样品硅片的掺杂剂量失效大小。...

【技术特征摘要】
1.一种掺杂失效的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一掺杂符合要求的良品硅片，该良品硅片用于对待测样品硅片进行比较分析；步骤二、对所述良品硅片和所述待测样品硅片进行处理，该处理将所述良品硅片和所述待测样品硅片的衬底表面上的膜层结构都去除，直至露出所述良品硅片和所述待测样品硅片的衬底表面；步骤三、将处理过的所述良品硅片和所述待测样品硅片分别放置在一底座上；步骤四、分别在所述良品硅片和所述待测样品硅片上选定一测试图形，所述良品硅片上的测试图形和所述待测样品硅片上的测试图形的尺寸相同；步骤五、设定进行扩展电阻测试的测试条件；步骤六、按照所设定的测试条件，分别对所述良品硅片上的测试图形和所述待测样品硅片上的测试图形进行扩展电阻测试，测试后分别得到所述良品硅片的电阻率或载流子浓度的数据、以及所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的数据；步骤七、对所述良品硅片和所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的数据进行比较，根据比较结果判断所述待测样品硅片的掺杂是否失效；根据所述良品硅片和所述待测样品硅片的电阻率或载流子浓度的差值来估算所述待测样品硅片的掺杂剂量失效大小。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中的处理工艺采用氢氟酸进行腐蚀处理。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中的所述底座为无倾角的平面底座。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖华平，时俊亮，徐云，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：