专利名称：使用聚焦离子束于供物性失效分析的多层半导体中曝露所欲层的方法
技术领域：
本发明是关于一种半导体装置的失效分析，尤指一种于多层半导体装置中曝露所欲层的方法。
背景技术：
关于半导体集成电路(integrated circuit，IC)的失效分析，扫瞄式电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)或是聚焦离子束(focusedion beams，FIB)等技术或工具已经过长时间的发展，可以检测在制作后段产生的缺陷，这些工具被用在电性分析及物性分析，以找到缺陷发生的根源。
不过，如果缺陷是在制作前端或是一开始的步骤就已生成，如栅极氧化层缺陷，即使我们可经由电性分析检测失效集成电路，但是经由物性分析很难找到这类缺陷的根源，现有方法是以聚焦离子束和穿透式电子显微镜(transmission electron microscope，TEM)来检查栅极氧化层缺陷，不过利用这些工具只能检测栅极氧化层的纵断面，得到的是较低的缺陷检测率，另外，在深次微米制作技术中，集成电路的栅极氧化层变得更薄、更容易损坏，举个例子，制作中的电浆程序或静电效应都可能会破坏栅极氧化层。
Lee所着篇名为「上视穿透式电子显微镜试片制备方法」的美国专利号5,935,870揭露一种物性失效分析方法，就是曝露出集成电路内的栅极氧化层，Lee的方法是使用化学机械研磨法(chemical mechanical polishing，CMP)、蚀刻法、离子研磨法斗，以剥除栅极氧化层上方的其它层，不过这个方法既麻烦又昂贵。

发明内容
根据本发明的构想，提供一种在多层半导体装置中露出目标层的方法，其中在目标层上方至少有一层上方层，这个方法包括利用聚焦离子束设备移除至少一层上方层，露出整个目标层。
根据本发明的构想，提供一种半导体装置的制备方法，供穿透式电子显微镜分析，这个方法包括提供一多层半导体装置，其中于目标层上方至少有一层上方层，并利用聚焦离子束移除至少一层上方层，以露出整个目标层。
根据本发明的构想，提供一种具有多个晶粒的半导体晶片或封装品的缺陷检测方法，这个方法包括对晶片或封装品进行电性失效分析、确认其中至少一个晶粒有缺陷、确认在至少一个缺陷晶粒中的欲分析目标层、以聚焦离子束设备移除已确认缺陷晶粒的至少一上方层、以及露出将供物性缺陷分析的整个目标层。
本发明的其它目的及优点将在下列叙述中说明，还有可通过实施本发明得到其它显而易见的目的及优点，通过所附申请专利范围所特别指出的元件及结合应用可以明了及达成本发明的目的和优点。
这里应注意，不管是前文的原则性叙述或是接下来的详细叙述，都仅做为解释说明之用，不是用来限制由申请专利范围所定义的本发明。


构成部份说明书的下列图式可以说明符合本发明范畴的实施例，与文字说明并合以解释本发明的原理。
图1说明传统的聚焦离子束结构；图2为传统多层半导体装置结构的示意图；图3为符合本发明实施例的取样减层半导体装置的示意图；以及图4为根据本发明方法实施例的流程图。
具体实施例方式
在图式中加入标号以详细说明本发明的实施例，在所有图式中，同样或类似的元件会尽可能以同样的标号表示。
根据本发明，提供了一种可以曝露出多层半导体装置的目标层的方法，主要是利用聚焦离子束剥除在目标层上方的至少一层上方层。
图1说明本发明所使用的传统聚焦离子束结构，请参阅图1，聚焦离子束结构10通常包含离子源12(如Ga+源)、聚焦透镜14及物镜16，如此可以经由离子聚焦装置18将离子束120聚焦于试片20(即本文的半导体装置，包括半导体晶片或封装品)上。聚焦离子束结构10通常还包含可调整孔径22、遮黑板24、偏光器26、检测器28、气体注射器30等，因为聚焦离子束结构10是传统的装置，所以上述聚焦离子束元件的功能在此就不再赘述。
图2为供穿透式电子显微镜分析的多层装置40的示意图，请参阅图2，多层装置40(像是具有多层的半导体装置)包括基板42、NMOS电晶体44、形成于n井内的PMOS电晶体46、隔离结构50、金属层52、介电层54。NMOS电晶体44包括形成于栅极氧化层56上方的复晶硅栅极440、与金属层52耦合的扩散区域442和444；同样地，PMOS电晶体46包括形成于栅极氧化层56上方的复晶硅栅极460、与金属层52耦合的扩散区域462和464。
栅极氧化层56上有复晶硅层440、更上方又有介电层54、再上方还有金属层52，要露出NMOS电晶体44的栅极氧化层56，可以直接在多层装置40上方使用聚焦离子束设备，移除盖在栅极氧化层56上方的金属层52、介电层54、复晶硅栅极440等上方层，在一实施例中，露出整个栅极氧化层56有助于接下来的穿透式电子显微镜分析。
图3显示完全露出栅极氧化层56的多层装置40，在电性分析定义出失效层之后，利用本发明提供的方法可以制备适用于穿透式电子显微镜分析的试片，因此露出整个栅极氧化层56可以改善缺陷检测率。
图4是为根据本发明实施例的流程图，请参阅图4，于步骤60中，先针对制成的半导体晶片或封装品进行电性失效分析，制成的半导体晶片或封装品中包括有多个晶粒；于步骤62中，当电性失效分析检测到在其中一个晶粒上有缺陷，就会在有缺陷的晶粒上做标示，以区分有缺陷和无缺陷的晶粒；于步骤64中，以聚焦离子束结构处理失效装置，露出目标层(如栅极氧化层)，聚焦离子束会移除盖住目标层的上方层，露出整个目标层，如此有助于接下来的穿透式电子显微镜分析，因此，本发明也同时提供了一种装置缺陷的物性分析方法。
对于熟悉该技术领域的人员而言，通过参照本发明及实施本发明可以推衍出其他显而易见的实施例，请注意所提供的说明书与范例仅用于说明，本发明的确实范畴及精神应由下列权利要求书的范围所定义。
权利要求
1.一种于多层半导体装置中曝露一目标层的方法，其中于该目标层上方重叠有至少一上方层，该方法包括以一聚焦离子束设备移除该至少一上方层；以及曝露出该目标层的整个区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该目标层是一栅极氧化层。
3.一种供穿透式电子显微镜分析的半导体装置的制备方法，包括提供一多层半导体装置，其中于一目标层上方重叠有至少一上方层；以及通过一聚焦离子束移除该至少一上方层，以露出该目标层的整个区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该目标层是一栅极氧化层。
5.一种内含多个晶粒的半导体装置的缺陷检测方法，包括针对该半导体装置进行一电性失效分析；确认于该多个晶粒中的至少一个晶粒中有缺陷；以电性分析于该至少一缺陷晶粒中确认一目标层；以一聚焦离子束设备移除该已确认具缺陷晶粒的至少一上方层；以及曝露出该目标层的整个区域以供物性缺陷分析。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该目标层是一栅极氧化层。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该半导体装置是一晶片。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该半导体装置是一封装品。
全文摘要
一种针对包含多个晶粒的半导体晶片或封装品的缺陷检测方法，这种方法包括对半导体晶片或封装品进行电性失效分析；确认该多个晶粒的至少一个晶粒中的缺陷；在该至少一个缺陷晶粒中确认要进行分析的目标层；以聚焦离子束设备移除已确认的缺陷晶粒的至少一上方层；以及曝露出将供物性缺陷分析的整个目标层。
文档编号G01R31/28GK1506671SQ20031012258
公开日2004年6月23日 申请日期2003年12月12日 优先权日2002年12月13日
发明者洪文治, 李文彬 申请人:华邦电子股份有限公司