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1、10申请公布号CN102005400A43申请公布日20110406CN102005400ACN102005400A21申请号200910194791522申请日20090828H01L21/66200601H01L21/00200601G01R31/0220060171申请人中芯国际集成电路制造上海有限公司地址201203上海市浦东新区张江路18号72发明人龚斌郭强74专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人李丽54发明名称失效检测方法以及失效检测装置57摘要一种失效检测方法以及失效检测装置，用于检测两个待测导电体之间的桥接缺陷，所述方法包括在两个待测导电体上各设置一个输出端。
2、，且所述两个输出端电势位相等；向任一所述待测导电体上沿预定路径排列的检测点依次输入恒定的检测电流；检测两个输出端的输出电流，基于各检测点的位置信息以及两个输出端的输出电流信息，建立输出端的输出电流与检测点位置之间的对应关系；据所述对应关系判定检测点是否存在缺陷。本发明能有效检测并定位半导体器件中的金属互连线之间的桥接缺陷，并提升缺陷定位的灵敏度和精度。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图5页CN102005413A1/2页21一种失效检测方法，用于检测两个待测导电体之间的桥接缺陷，其特征在于，包括以下步骤在两个待测导电体上各设置一个输出端，。
3、且所述两个输出端电势位相等；向任一所述待测导电体上沿预定路径排列的检测点依次输入恒定的检测电流；检测所述两个输出端的输出电流，基于各检测点的位置信息以及所述两个输出端的输出电流信息，建立输出端的输出结果与检测点位置之间的对应关系；根据所述对应关系判定检测点是否存在缺陷。2如权利要求1所述的失效检测方法，其特征在于，使用带电粒子束照射检测点作为检测电流源，所述带电粒子束为电子束或者离子束。3如权利要求1所述的失效检测方法，其特征在于，判定检测点是否存在缺陷标准为在所述对应关系中，若某一检测点对应的任一输出端的输出结果相对于相邻检测点存在变化，则该检测点或其邻界范围存在缺陷。4如权利要求3所述的失。
4、效检测方法，其特征在于，所述输出结果为任一输出端的输出电流或者输出电流变化率对应检测点位置的变化关系。5如权利要求3所述的失效检测方法，其特征在于，所述输出结果为两端的输出电流的差值或者差值变化率对应检测点位置的变化关系。6如权利要求1所述的失效检测方法，其特征在于，所述两个待测导电体为半导体器件中的金属互连线。7一种失效检测装置，用于检测两个待测导电体之间的桥接缺陷，所述两个待测导电体上各设置一个输出端，且所述两个输出端电势位相等，其特征在于，包括检测电流输入模块，用于向任一所述待测导电体上沿预定路径排列的检测点依次输入检测电流；输出电流检测模块，用于检测所述两个输出端的输出电流；分析模块，。
5、基于各检测点的位置信息以及所述两个输出端的输出电流信息，建立输出端的输出结果与检测点位置的对应关系，对所述两个待测导电体进行失效检测。8如权利要求7所述的失效检测装置，其特征在于，所述检测电流输入模块包括带电粒子束发生器，用于产生带电粒子束照射任一待测导电体，所述带电粒子束为电子束或者离子束。9如权利要求8所述的失效检测装置，其特征在于，所述检测电流输入模块还包括移动子模块，用于改变带电粒子束发生器在待测导电体上的照射位置。10如权利要求7所述的失效检测装置，其特征在于，所述输出电流检测模块包括电流计，所述电流计连接待测导电体的输出端。11如权利要求7所述的失效检测装置，其特征在于，所述分析模。
6、块的失效检测标准为在所述对应关系中，若某一检测点对应的任一输出端的输出结果相对于相邻检测点存在变化，则该检测点或其邻界范围存在缺陷。12如权利要求11所述的失效检测装置，其特征在于，所述输出结果为任一输出端的输出电流或者输出电流变化率对应检测点位置的变化关系。13如权利要求11所述的失效检测装置，其特征在于，所述输出结果为两端的输出电流的差值或者差值变化率对应检测点位置的变化关系。权利要求书CN102005400ACN102005413A2/2页314如权利要求7所述的失效检测装置，其特征在于，所述两个待测导电体为半导体器件中的金属互连线。权利要求书CN102005400ACN10200541。
7、3A1/8页4失效检测方法以及失效检测装置技术领域0001本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种定位半导体器件中的金属互连线之间的桥接缺陷的失效检测方法以及失效检测装置。背景技术0002随着集成电路的集成度进一步提高，进入45纳米工艺后，金属互连线引发的失效问题尤为突出，即使是很细小的缺陷都将导致半导体器件完全报废，因此，对半导体器件内部的金属互连线进行失效检测，准确定位缺陷位置，是半导体器件失效分析的重要部分。0003金属互连线的缺陷一般由金属互连线断裂、金属原子的电迁移、金属互连线的氧化、金属互连线之间的桥接等原因引起。桥接是金属互连线之间由杂质颗粒形成的多余导电通路，会导致相邻金属互连线。
8、之间短路。0004在半导体领域内，现有的一种对芯片进行失效分析的技术为激光束诱发阻抗变化异常检测OPTICALBEAMINDUCEDRESISTANCECHANGE，OBIRCH，利用激光扫描技术进行失效定位分析。主要原理如图1所示，在待测器件1的输入端2以及输出端3之间外加电压，对待测器件1进行直流测试，同时利用激光扫描器件内部的连接节点4，所述连接节点4为半导体器件中各功能区域或者元器件之间的连接位置，通过激光的热效应产生温度变化，借此产生连接节点4处的阻值变化，从而引起输出端3的输出电流变化，并记录所述输出电流的变化趋势。经过与良品进行上述测试时的输出电流变化进行比对，查找导致失效的缺陷。
9、所在位置。0005利用OBIRCH技术，可以定位金属互连线中的空洞、通孔下的空洞、通孔底部的高阻区、桥接等缺陷。在对尺寸狭窄的金属互连线进行缺陷检测时，由于激光光斑尺寸的限制，OBIRCH技术的缺陷定位的灵敏度和精度较低。发明内容0006本发明解决的问题是提供一种失效检测方法以及失效检测装置，能检测并定位半导体器件中的金属互连线之间的桥接缺陷，并提升缺陷定位的灵敏度和精度。0007为解决上述问题，本发明提供了一种失效检测方法，用于检测两个待测导电体之间的桥接缺陷，其特征在于，包括以下步骤在两个待测导电体上各设置一个输出端，且所述两个输出端电势位相等；向任一所述待测导电体上沿预定路径排列的检测点。
10、依次输入恒定的检测电流；检测所述两个输出端的输出电流，基于各检测点的位置信息以及所述两个输出端的输出电流信息，建立输出端的输出结果与检测点位置之间的对应关系；根据所述对应关系判定检测点是否存在缺陷。0008使用带电粒子束照射检测点作为检测电流源，所述带电粒子束为电子束或者离子束。0009判定检测点是否存在缺陷标准为在所述对应关系中，若某一检测点对应的任一输出端的输出结果相对于相邻检测点存在变化，则该检测点或其邻界范围存在缺陷。说明书CN102005400ACN102005413A2/8页50010所述输出结果为任一输出端的输出电流或者输出电流变化率对应检测点位置的变化关系。0011所述输出结果。
11、为两端的输出电流的差值或者差值变化率对应检测点位置的变化关系。0012所述两个待测导电体为半导体器件中的金属互连线。0013本发明还提供一种失效检测装置，用于检测两个待测导电体之间的桥接缺陷，所述两个待测导电体上各设置一个输出端，且所述两个输出端电势位相等，其特征在于，包括检测电流输入模块，用于向任一所述待测导电体上沿预定路径排列的检测点依次输入检测电流；输出电流检测模块，用于检测所述两个输出端的输出电流；分析模块，基于各检测点的位置信息以及所述两个输出端的输出电流信息，建立输出端的输出结果与检测点位置的对应关系，对所述两个待测导电体进行失效检测。0014所述检测电流输入模块包括带电粒子束发生。
12、器，用于产生带电粒子束照射任一待测导电体，所述带电粒子束为电子束或者离子束。0015所述检测电流输入模块还包括移动子模块，用于改变带电粒子束发生器在待测导电体上的照射位置。0016所述输出电流检测模块包括电流计，所述电流计连接待测导电体的输出端。0017所述分析模块的失效检测标准为在所述对应关系中，若某一检测点对应的任一输出端的输出结果相对于相邻检测点存在变化，则该检测点或其邻界范围存在缺陷。0018所述输出结果为任一输出端的输出电流或者输出电流变化率对应检测点位置的变化关系。0019所述输出结果为两端的输出电流的差值或者差值变化率对应检测点位置的变化关系。0020所述两个待测导电体为半导体器。
13、件中的金属互连线。0021与现有技术相比，本发明所提供的失效检测方法和失效检测装置，将检测点作为检测电流输入端，分析两个输出端的输出电流，通过分析结果与检测点位置之间的对应关系对桥接缺陷进行精确定位。0022进一步地，本发明所提供的失效检测方法和失效检测装置使用带电粒子束作为检测电流源，有效解决了检测点的尺寸限制问题，提升了缺陷定位的灵敏度和精度。附图说明0023通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其他目的、特征和优势将更加清晰。附图中与现有技术相同的部件使用了相同的附图标记。附图并未按比例绘制，重点在于示出本发明的主旨。在附图中为清楚起见，放大了相关结构的尺寸。00。
14、24图1为现有的OBIRCH技术进行失效分析的原理示意图；0025图2为本发明所述的一个实施例的失效检测方法的流程示意图；0026图3为图2的实施例的失效检测方法的原理示意图；0027图4为图2的实施例的失效检测方法的等效电路图；0028图5为本发明所述的失效检测方法第一实施例的原理示意图；说明书CN102005400ACN102005413A3/8页60029图6为本发明所述的失效检测方法第一实施例的等效电路图；0030图7为本发明所述的失效检测方法第二实施例的原理示意图；0031图8为本发明所述的失效检测方法第二实施例的等效电路图；0032图9为本发明所述的第一、第二实施例的输出端电流对应。
15、检测点位置的曲线图；0033图10为本发明所述的第一、第二实施例的输出端电流变化率对应检测点位置的曲线图；0034图11为本发明所述的失效检测装置的结构示意图。具体实施方式0035本发明提供定位两个待测导电体之间的桥接缺陷的方法和装置。在两个待测导电体上各设置一个输出端，使两个输出端等电势。向任一待测导电体输入恒定的检测电流，如果在另一待测导电体上检测到电流，说明两个待测导电体之间存在桥接缺陷。在任一待测导电体上，依次向沿预定路径排列的检测点输入恒定的检测电流，当检测到任一待测导电体上电流、电流变化率的发生改变时，则可判定该检测点或其邻界范围存在桥接缺陷。0036基于上述原理，本发明提供了以下。
16、失效检测方法。0037如图2所示，本发明所述的失效检测方法，具体步骤包括0038S20、在两个待测导电体上各设置一个输出端，且所述两个输出端电势位相等；0039作为优选方案，两个输出端皆位于所述两个待测导电体的末端，且位于所述两个待测导电体的同一侧。0040S21、向所述任一待测导电体上沿预定路径排列的检测点依次输入恒定的检测电流；0041作为优选方案，使用能量恒定的带电粒子束照射检测点作为检测电流源，所述带电粒子束可以为电子束或离子束。0042S22、检测两个输出端的输出电流，基于各检测点的位置信息以及两个输出端的输出电流信息，建立输出端的输出结果与检测点位置之间的对应关系；0043所述对应。
17、关系，可以是任一待测导电体的单个输出端的输出电流大小、或者输出电流变化率等关于检测点位置的变化曲线，也可以是两个待测导电体输出端之间的输出电流的差值、该差值变化率等关于检测点位置的变化曲线；上述对应关系可根据变化关系信息是否易于表示、数据采集是否便捷等具体情况进行选择。0044S23、根据所述对应关系判定检测点是否存在缺陷。0045以下为判定依据0046在任一待测导电体上沿预定路径移动检测点的位置，并保持输入的检测电流恒定，如果两个待测导电体上不存在桥接缺陷，另一待测导电体上无电流；如果两个待测导电体上存在桥接缺陷，单个输出端的输出电流、输出电流变化率由恒定值发生变化，或者两个输出端之间的输出。
18、电流的差值、输出电流的差值变化率由恒定值发生变化，则判定当前检测点或者其邻界范围内存在桥接缺陷。0047以下结合原理示意图和等效电路图对本发明的失效检测方法作进一步详细说明。0048图3为本发明的失效检测方法的原理示意图。如图3所示，第一待测导电体M1、第二待测导电体M2为介质均匀的金属板或金属互连线。所述第一待测导电体M1的一输出端说明书CN102005400ACN102005413A4/8页7M11连接第一电流计A1，第一电流计A1所测得的电流为I1；所述第二待测导电体M2的一输出端M21连接第二电流计A2，第二电流计A2所测得的电流为I2。两输出端M11、M21通过第一电流计A1、第二电。
19、流计A2与外加电压V0连接。V0可以为外加电压源，也可以为接地。0049在桥接缺陷检测时，使用恒定能量的带电粒子束31照射第一待测导电体M1，并沿预先设定的移动路径32，扫描第一待测导电体M1，通过第一电流计A1和第二电流计A2同时记录两输出端M11、M21的输出电流变化以及相应的带电粒子束照射位置X。所述带电粒子束31相当于电流值为I的恒定电流源；第一电流计A1和第二电流计A2所记录的输出电流分别为I1和I2；第一待测导电体M1的支路和第二待测导电体M2的支路的电阻分别为R1和R2。0050图4为图3的失效检测方法的等效电路图。如图4所示，第一待测导电体M1等效为电阻R1，输出电流为I1；第。
20、二待测导电体M2等效为电阻R2，输出电流为I2。请参阅图3和图4，带电粒子束31提供恒定电流I，当I1I且I20时，第一待测导电体M1和第二待测导电体M2之间无桥接缺陷；当I1I且I20时，第一待测导电体M1和第二待测导电体M2之间存在桥接缺陷。桥接缺陷也有一定的电阻R未图示，在本发明中，将其计入电阻R2。另外，第一待测导电体M1的支路的寄生电阻为R1未图示，包括第一电流计A1的内阻等，将其计入电阻R1；第二待测导电体M2的支路的寄生电阻为R2未图示，包括第二电流计A2的内阻等，将其计入电阻R2。由上可知，电阻R1包括第一待测导电体M1的电阻、第一待测导电体M1的支路的寄生电阻为R1；电阻R2。
21、包括第二待测导电体M2的电阻、第二待测导电体M2的支路的寄生电阻为R2、桥接缺陷的电阻R。0051以下结合具体实施例，对定位两个待测导电体之间的桥接缺陷的失效检测方法进行详细描述。0052图5为本发明所述的失效检测方法第一具体实施例的原理示意图。请参阅图3和图5，其中，两个待测导电体M1，M2为半导体器件中的两段相邻的介质均匀的金属互连线。第一金属互连线M1的长度为L1，横截面积为S1，金属电阻率为1。第二金属互连线M2的长度为L2，横截面积为S2，金属电阻率为2。所述第一金属互连线M1的一输出端、第二金属互连线M2的一输出端通过第一电流计A1、第二电流计A2接地。0053在本具体实施例中，将。
22、第一金属互连线M1的远离第一电流计A1的输出端设为原点，带电粒子束31的照射位置也即检测点位置为X。假设第一金属互连线M1和第二金属互连线M2之间存在桥接缺陷51，桥接缺陷51的位置为P，且所述位置P位于带电粒子束31的检测点位置X之后，也即桥接缺陷51的位置P处于带电粒子束31的移动路径32上，所述带电粒子束31按既定路径还未扫描至此缺陷位置P。所述带电粒子束31相当于电流值为I的恒定电流源；两输出端的第一电流计A1和第二电流计A2所记录的输出电流分别为I1和I2。检测点位置X与桥接缺陷51位置P之间的第一金属互连线M1的电阻为R3，桥接缺陷51位置P与连接第一电流计A1的输出端之间的第一金。
23、属互连线M1的等效电阻为R1，桥接缺陷51位置P与连接第二电流计A2的输出端之间的第二金属互连线M2的等效电阻为R2。0054图6为本发明所述的失效检测方法第一具体实施例的等效电路图。由图6可知，第一金属互连线M1的部分等效电阻R1与第二金属互连线M2的部分等效电阻R2并联，再与第一金属互连线M1的另外部分等效电阻R3串联。检测点作为输入端输入电流I，两并联分说明书CN102005400ACN102005413A5/8页8支的输出电流分别为I1和I2，则存在以下关系式0055第一金属互连线M1单位长度的电阻为I11/S1；0056第二金属互连线M2单位长度的电阻为I22/S2；0057RR1R。
24、2；0058公式10059公式20060公式30061在本具体实施例中，桥接缺陷51的位置P位于带电粒子束31的检测点位置X之后。当检测点位置X在坐标区间0，P之间移动时，电阻R3的值在之间变化，电阻R1，电阻R2的值保持不变。电阻R3的输入电流为恒定电流I，与电阻R3的值无关。由上述公式1公式3可知，I1、I2和I1I2也为恒定值。0062图7为本发明所述的失效检测方法第二具体实施例的原理示意图。请参阅图3和图7，本具体实施例与第一具体实施例的区别是桥接缺陷51的位置P位于带电粒子束31的检测点位置X之前，也即桥接缺陷51的位置P处于带电粒子束31的移动路径32上，且所述带电粒子束31按既定。
25、路径已扫描通过此缺陷位置P。所述带电粒子束31相当于电流值为I的恒定电流源；两输出端的第一电流计A1和第二电流计A2所记录的输出电流分别为I1和I2。桥接缺陷51位置P与检测点位置X之间的第一金属互连线M1的电阻为R3，检测点位置X与连接第一电流计A1的输出端之间的第一金属互连线M1的等效电阻为R1，桥接缺陷51位置P与连接第二电流计A2的输出端之间的第二金属互连线M2的等效电阻为R2。0063图8为本发明所述的失效检测方法第二具体实施例的等效电路图。由图8可知，第二金属互连线M2的部分等效电阻R2与第一金属互连线M1的部分等效电阻R3串联后，再与第一金属互连线M1的部分等效电阻R1并联。检测。
26、点作为输入端输入电流I，两并联分支的输出电流分别为I1和I2，关系式如下0064006500660067006800690070说明书CN102005400ACN102005413A6/8页90071公式40072公式50073公式60074公式70075公式80076公式90077在本具体实施例中，桥接缺陷51的位置P位于带电粒子束31的检测点位置X之前。当检测点位置X在坐标区间P，L1之间移动时，电阻R3的值在之间变化，电阻R1的值在之间变化，电阻R2的值不变。由上述公式4公式6可知，I1、I2和I1I2呈线性变化。由上述公式7公式9可知，为恒定值，且0078图9为本发明所述的第一、第二具。
27、体实施例的输出端电流对应检测点位置的曲线图。I1、I2和I1I2的三种对应关系反映在坐标曲线上。请参阅图5，图7和图9，所述曲线A为第一金属互连线M1的输出电流I1对应检测点位置的变化曲线，所述曲线B为第二金属互连线M2的输出电流I2对应检测点位置的变化曲线，所述曲线C为输出电流的差值I1I2对应检测点位置的变化曲线。0079当桥接缺陷51的位置P位于带电粒子束31的检测点位置X之后时，I1、I2、I1I2为恒定值，曲线A、B、C在XP之前为水平的直线。当桥接缺陷51的位置P位于带电粒子束31的检测点位置X之前时，曲线A、B、C在XP之后为倾斜的直线，斜率分别为和0080图10为本发明所述的第。
28、一、第二具体实施例的输出端电流变化率对应检测点位置的曲线图。请参阅图5，图7和图10，所述曲线A1为第一金属互连线M1的输出电流变化率对应检测点位置的变化曲线，所述曲线B1为第二金属互连线M2的输出电流变化率对应检测点位置的变化曲线，所述曲线C1为输出电流差值变化率对应检测点位置的变化曲线。0081当桥接缺陷51的位置P位于带电粒子束31的检测点位置X之后时，I1、I2、I1I2为恒定值，为零。曲线A1、B1、C1在XP之前为零。当桥接缺陷51的位置P位于带电粒子束31的检测点位置X之前时，曲线A1、B1、C1在XP之后为水说明书CN102005400ACN102005413A7/8页10平的。
29、直线，为恒定值，分别为和0082在实际失效检测时，可以选择I1、I2、I1I2、的任何一种对应关系作为判定依据，实现金属互连线上缺陷的精确定位。0083在第一、第二具体实施例中，第一待测导电体M1、第二待测导电体M2皆为横截面积、材质均一的导线，单位长度的电阻皆为恒定值。当检测到桥接缺陷后，输出电流呈直线变化，输出电流变化率恒定。0084由上述的公式推导过程可知，第一待测导电体M1和第二待测导电体M2的单位长度的电阻率I1X，I2X可以为恒定值，也可以随着坐标值X变化。也即是指，发明还可应用于横截面积不均匀、材质有突变的导电体。当检测到桥接缺陷后，输出电流、输出电流变化率，皆为曲线变化。所述输。
30、出电流、输出电流变化率的曲线形状由第一待测导电体M1的I1X决定。0085本发明基于上述失效检测方法，还提供了一种如图11所示的失效检测装置，用于检测两个待测导电体110标号110包括两个待测导电体之间的桥接缺陷，所述两个待测导电体110上各设置一个输出端，且两个输出端电势位相等，本发明的失效检测装置主要包括0086检测电流输入模块130，用于向任一所述待测导电体上沿预定路径排列的检测点依次输入检测电流；0087输出电流检测模块120，用于检测两个输出端的输出电流；0088分析模块140，基于各检测点的位置信息以及两个输出端的输出电流信息，建立所述两个输出端的输出电流与检测点位置的对应关系，对。
31、所述两个待测导电体110之间的桥接缺陷进行失效检测。0089进一步地，本发明的失效检测装置还包括承载台150，用于承载和固定待测导电体110。0090检测电流输入模块130包括带电粒子束发射器131，用于产生带电粒子束照射任一待测导电体；移动装置132，用于改变带电粒子束发生器在待测导电体上的照射位置。0091将承载台150固定，通过移动装置132移动带电粒子束发射器131，使带电粒子束发生器131按预定路径扫描任一待测导电体；作为另一个可选方案，将带电粒子束发射器131固定，驱动待测导电体110的承载台150，使带电粒子束的照射位置在任一待测导电体上移动。0092所述输出电流检测模块120包。
32、括电流计，电流计的数量与待测导电体的数量相同。所述电流计的一端连接待测导电体，另一端连接固定的电势位，可以是接地。由于电流计的内阻视为零，使得待测导电体两个输出端的电势位相等。0093所述分析模块140生成扫描路径，通过控制移动装置132，使得带电粒子束发生器131按照所述扫描路径照射任一待测导电体，并通过输出电流检测模块120检测两个输出端的输出电流，建立输出端的输出电流关于检测点位置的对应关系，对待测导电体之间的桥接缺陷进行失效检测。0094本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域说明书CN102005400ACN102005413A8/8页11技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。说明书CN102005400ACN102005413A1/5页12图1图2说明书附图CN102005400ACN102005413A2/5页13图3图4图5说明书附图CN102005400ACN102005413A3/5页14图6图7图8说明书附图CN102005400ACN102005413A4/5页15图9图10说明书附图CN102005400ACN102005413A5/5页16图11说明书附图CN102005400A。