阅读说明：本技术 纳米探针测试方法 (Nano probe testing method ) 是由 赵新伟 邱燕蓉 段淑卿 高金德 于 2020-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种纳米探针测试方法,用于对一样品的目标截面进行检测,包括：提供所述样品；在所述样品上标记出包含所述目标截面的目标区域,沿着所述目标区域的边界切割以得到待测部分,并使所述待测部分脱离所述样品,所述目标截面为所述待测部分沿竖直方向的某一截面；切割所述待测部分的侧面以使所述目标截面暴露；旋转所述待测部分以使所述目标截面朝上,并固定在一光片上；将所述光片及所述光片上的待测部分一起转移至纳米探针台上后固定住所述光片,并利用纳米探针对所述目标截面进行测试。通过在样品中将目标截面切割出来,以便于利用纳米探针直接测试所述目标截面,得到准确的电性数据,从而便于进行精确的失效分析。(The invention provides a nano probe test method for detecting a target section of a sample, which comprises the following steps: providing the sample; marking a target area containing the target section on the sample, cutting along the boundary of the target area to obtain a part to be detected, and separating the part to be detected from the sample, wherein the target section is a certain section of the part to be detected along the vertical direction; cutting a side surface of the portion to be measured to expose the target section; rotating the part to be measured to enable the target section to face upwards and fixing the part to be measured on an optical sheet; and transferring the optical sheet and the part to be tested on the optical sheet to a nano probe station, fixing the optical sheet, and testing the target section by using a nano probe. The target section is cut out from the sample, so that the target section can be directly tested by using the nano probe to obtain accurate electrical data, and accurate failure analysis is facilitated.)

纳米探针测试方法

技术领域

本发明涉及集成电路失效分析技术领域，尤其涉及一种纳米探针测试方法。

背景技术

纳米探针台(Nano Prober)是集成了扫描电子显微镜(SEM)的纳米探针系统，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。然而对于特殊样品的测试，直接利用探针接触样品的表面无法得到准确的数据，使得无法进行精准的失效分析。

例如，对于静态随机存取存储器(SRAM)，根据不同的失效表现，静态随机存取存储器(SRAM)失效可以分为硬失效(Hard Fail)和软失效(Soft Fail)。从失效分析的角度上来看硬失效(Hard Fail)通常会在物性上看到较明显的缺陷，而软失效(Soft Fail)通常在物性上看到的缺陷会相对微弱，不易发现。例如，如图1所示，图1为SRAM的环形高角暗场(HAADF)像的示意图，此结构是软失效(Soft Fail)的一种，通过其他测试手段可以定位到失效就在图示路径内，通过所述环形高角暗场像的示意图我们可以知道Via(金属层之间的通孔)和(M金属层)界面之间的具有微弱差异，第一部分10和第三部分30的Via和M交界处具有高亮区40，而第二部分20的Via和M交界处没有高亮区40，可能存在界面高阻的情况，但是通过常规的探针测试方法无法给出准确的电性数据来表征该界面高阻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米探针测试方法，能够对某些特殊样品的截面进行精准的失效分析，得到准确的电性数据。

为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米探针测试方法，用于对一样品的目标截面进行检测，包括：

提供所述样品；

在所述样品上标记出包含所述目标截面的目标区域，沿着所述目标区域的边界切割以得到待测部分，并使所述待测部分脱离所述样品，所述目标截面为所述待测部分沿竖直方向的某一截面；

切割所述待测部分的侧面以使所述目标截面暴露；

旋转所述待测部分以使所述目标截面朝上，并固定在一光片上；

将所述光片及所述光片上的待测部分一起转移至纳米探针台上后固定住所述光片，并利用纳米探针对所述目标截面进行测试。

可选的，将所述待测部分固定在一光片上的步骤具体包括：

提供一光片；

在所述光片的正面开设一凹槽，并将所述旋转后的所述待测部分放置在所述凹槽内；

在所述凹槽内沉积金属材料以填充所述待测部分与所述凹槽的槽壁之间的间隙。

可选的，所述凹槽到所述光片的一侧的距离小于所述凹槽到所述光片的另一侧的距离。

可选的，在所述凹槽内沉积金属材料以填充所述待测部分与所述凹槽的槽壁之间的间隙之后，将所述光片及所述光片上的待测部分一起转移至纳米探针台上后固定所述光片之前，所述纳米探针测试方法还包括：

将所述光片立起以使所述光片的一侧朝上；

利用聚焦离子束从上至下进行切割，以使所述待测部分减薄至所述目标截面暴露。

可选的，采用离子束辅助沉积的方式在所述凹槽内沉积金属材料以填充所述待测部分与所述凹槽的槽壁之间的间隙。

可选的，所述金属材料为Pt。

可选的，所述目标区域为方形。

可选的，切割所述待测部分的侧面以使所述目标截面暴露之后，所述纳米探针测试方法还包括：切割所述待测部分平行于所述目标截面的另一个侧面，以调整所述待测部分的厚度。

可选的，旋转所述待测部分以使所述目标截面朝上时，所述待测部分旋转的角度为90°。

可选的，利用聚焦离子束切割沿着所述目标区域的边界以得到待测部分，并使所述待测部分脱离所述样品。

本发明提供了一种纳米探针测试方法，通过在样品中将目标截面切割出来，以便于利用纳米探针直接测试所述目标截面，得到准确的电性数据，从而便于进行精确的失效分析。此外，利用光片对待测部分进行固定，不仅保证了待测部分在检测中的稳定性，还能够便于纳米探针对目标截面快速定位。

附图说明

图1为SRAM的环形高角暗场(HAADF)像的示意图；

图2为本发明实施例提供的纳米探针测试方法的步骤图；

图3为本发明实施例提供的待测部分的示意图；

图4为本发明实施例提供的切割待测部分的示意图；

图5为本发明实施例提供的将待测部分固定在光片上的的示意图；

图6为本发明实施例提供的二次切割待测部分的示意图；

图7为本发明实施例提供的纳米探针测试目标截面的示意图；

其中，附图标记为：

10-第一部分；20-第二部分；30-第三部分；40-高亮区；

100-样品；200-目标截面；300-待测部分；400-光片；500-金属材料；600-聚焦离子束的机台；700-纳米探针。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图2-图7所示，本实施例提供了一种纳米探针测试方法，用于对一样品100的目标截面200进行检测，包括：

步骤S1：提供所述样品100；

步骤S2：在所述样品100上标记出包含所述目标截面200的目标区域，沿着所述目标区域的边界切割以得到待测部分300，并使所述待测部分300脱离所述样品100，所述目标截面200为所述待测部分300沿竖直方向的某一截面；

步骤S3：切割所述待测部分300的侧面以使所述目标截面200暴露；

步骤S4：旋转所述待测部分300以使所述目标截面200朝上，并固定在一光片上；

步骤S5：将所述光片400及所述光片400上的待测部分300一起转移至纳米探针台上后固定住所述光片400，并利用纳米探针700对所述目标截面200进行测试。

具体的，所述纳米探针测试方法主要用于实现对样品100内部的某一目标截面200的测试。如图3所示，建立空间直角坐标系，所述目标截面200可以理解为所述样品100在Z方向上的某一截面。

首先，执行步骤S1，提供一样品100。所述样品100例如是晶圆、芯片或其他待测试的器件，本申请对此不作限制。本实施例中，所述样品100为静态随机存取存储器(SRAM)，其Via2和M3界面之间的具有微弱差异。

然后执行步骤S2，如图3所示，在所述样品100上标记出包含所述目标截面200的目标区域，沿着所述目标区域的边界切割以得到待测部分300，并使所述待测部分300脱离所述样品100，所述目标截面200为所述待测部分300沿竖直方向的某一截面。相当于先定位出目标截面200，为了便于后续对目标截面200进行转移、固定以及测试等操作，需要将所述目标截面200所在的待测部分300切割出来，使所述待测部分300脱离原样品100。

本实施例中，所述待测部分300为方形，所述目标截面200为所述待测部分300在Z方向上的截面。可利用聚焦离子束切割沿着所述目标区域的边界以得到待测部分300，并使所述待测部分300脱离所述样品100。

接着，执行步骤S3，请参照图4，切割所述待测部分300的侧面以使所述目标截面200暴露。此步骤用于对所述待测部分300进行减薄，以使待测部分300的厚度适中。本实施例中，切割所述待测部分300的侧面以使所述目标截面200暴露之后，所述纳米探针测试方法还包括：切割所述待测部分300平行于所述目标截面200的另一个侧面，以调整所述待测部分300的厚度。可以理解为切割所述待测部分300的前后两个X-Z表面，以调整所述待测部分300的厚度，以便于后续对待测部分300进行固定。

然后执行步骤S4，请参照图5，旋转所述待测部分300以使所述目标截面200朝上，并固定在一光片400上。本实施例中，所述待测部分300旋转的角度为90°，所述目标截面200朝上以便于后续直接用纳米探针700接触所述目标截面200进行检测，得到准确的电性数据，从而便于进行精确的失效分析。所述光片400用于固定所述待测部分300。

本实施例中，将所述待测部分300固定在一光片400上的步骤具体包括：

步骤S41：提供一光片400；

步骤S42：在所述光片400的正面开设一凹槽，并将所述旋转后的所述待测部分300放置在所述凹槽内；

步骤S43：在所述凹槽内沉积金属材料500以填充所述待测部分300与所述凹槽的槽壁之间的间隙。

旋转所述待测部分300以使所述目标截面200朝上之后，执行步骤S41，提供一光片400。本实施例中，所述光片400作为载体以便于固定住所述待测部分300，保证待测部分300在检测过程中的稳定性。同时，所述光片400还可以用于定位，由于待测部分300尺寸较小，通过定位光片400以便于纳米探针700对所述待测部分300检测。当然，也可以采用其他的载体固定所述待测部分300，本申请对此不作任何限制。

然后执行步骤S42，在所述光片400的正面开设一凹槽，并将所述旋转后的所述待测部分300放置在所述凹槽内。所述凹槽用于容纳所述待测部分300。应当理解的是，所述待测部分300放置在所述凹槽内后，其目标截面200是朝上的。本实施例中，所述凹槽到所述光片400的一侧的距离小于所述凹槽到所述光片400的另一侧的距离。可以理解为，在所述靠近所述光片400边缘的位置处开设出所述凹槽，以便于后续对目标截面200进行切割。所述凹槽的尺寸例如是10um*10um*1um。

然后执行步骤S43，结合图5，在所述凹槽内沉积金属材料500以填充所述待测部分300与所述凹槽的槽壁之间的间隙，从而保证待测部分300的稳定性，同时由于填充的是金属材料500，保证了后续测试过程中的导电性。本实施例中，所述金属材料500为Pt。当然，也可以是其它的导电材料，例如铜，本申请对此不作任何限制。

本实施例中，采用离子束辅助沉积的方式在所述凹槽内沉积金属材料500以填充所述待测部分300与所述凹槽的槽壁之间的间隙。离子束辅助沉积(简称IBAD或IBED)，是把离子束注入与气相沉积镀膜技术相结合的复合表面离子处理技术，也是离子束表面处理优化的新技术。这种复合沉积技术是在离子注入材料表面改性过程中，使膜与基体在界面上由注入离子引发的级联碰撞造成混合，产生过渡层而牢固结合，具有便于控制、污染少等优点。

在执行步骤S43之后，执行步骤S5之前，即在所述凹槽内沉积金属材料500以填充所述待测部分300与所述凹槽的槽壁之间的间隙之后，将所述光片400及所述光片400上的待测部分300一起转移至纳米探针700台上后固定所述光片400之前，所述纳米探针测试方法还包括：

将所述光片400立起以使所述光片400的一侧朝上；

利用聚焦离子束从上至下进行切割，以使所述待测部分300减薄至所述目标截面200暴露。

应当理解的是，由于在之前的离子束辅助沉积过程中，容易造成回溅污染所述目标截面200，故需要对所述目标截面200进行二次切割，以避免沉积的金属材料500的影响纳米探针700的检测。具体的，请参照图6，先将光片400竖直立起后粘贴在聚焦离子束的机台600上，使所述光片400的背面与所述机台600贴合，且所述光片400上凹槽所在的一侧朝上并与机台600侧壁的上边缘齐平，以便于聚焦离子束从上往下切割。可以理解的是，由于之前已经对待测部分300进行了减薄，故这次切割的厚度较小，以清除回溅的金属材料500为主。

最后，执行步骤S5，请参照图7，将所述光片400及所述光片400上的待测部分300一起转移至纳米探针700台上后固定住所述光片400，并利用纳米探针700对所述目标截面200进行测试。对所述待测部分300进行二次切割后，将所述光片400及所述光片400上的待测部分300一起转移至纳米探针700台上进行固定，然后利用纳米探针700直接对目标截面200进行测试即可。经过测试发现，利用纳米探针700在静态随机存取存储器(SRAM)的Via2和M3界面之间的成功测出了阻值，为Via底部高阻的这类情况的分析提供了解决方案。

综上，本发明提供了一种纳米探针测试方法，用于对一样品的目标截面进行检测，包括：提供所述样品；在所述样品上标记出包含所述目标截面的目标区域，沿着所述目标区域的边界切割以得到待测部分，并使所述待测部分脱离所述样品，所述目标截面为所述待测部分沿竖直方向的某一截面；切割所述待测部分的侧面以使所述目标截面暴露；旋转所述待测部分以使所述目标截面朝上，并固定在一光片上；将所述光片及所述光片上的待测部分一起转移至纳米探针台上后固定住所述光片，并利用纳米探针对所述目标截面进行测试。通过在样品中将目标截面切割出来，以便于利用纳米探针直接测试所述目标截面，得到准确的电性数据，从而便于进行精确的失效分析。此外，利用光片对待测部分进行固定，不仅保证了待测部分在检测中的稳定性，还能够便于纳米探针对目标截面快速定位。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。