專利名稱：精確定位聚焦離子束修補位置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝中對集成電路中線路的修補方法，具體涉及用聚焦離子束對線路進行修補時精確定位的方法。
背景技術(shù)：
通常一個集成電路在設(shè)計完成后，在批量生產(chǎn)之前，都會先小批量流片，看設(shè)計經(jīng)過實際生產(chǎn)后是否能夠達到預(yù)計的要求(有的時候，設(shè)計軟件模擬出來的結(jié)果沒有問題，不等于實際生產(chǎn)后就沒有問題)。如果達不到的話，就會對設(shè)計電路做些相應(yīng)的修改，然后再重新流片。但是因為，每次流片基本上都需要重新刻制一套光罩，無論從成本還是時間上來說，都耗費巨多，所以有時，設(shè)計方會選擇用聚焦離子束(FIB)做些電路修補的動作。即通過精確定位，將某些線路切斷，將某些電路連接起來，啟用設(shè)計時的備用電路，再進行測試。這樣就不需要重新流片，而只需要一次流片，在一個樣品上就可以做多次切切補補的動作，直到最后測試芯片性能達到要求，再制光罩批量生產(chǎn)。
在線路修補時，有的時候需要做切割或者連結(jié)的是頂層連線時會比較簡單定位；但是如果連線是在比較下層時，比如一個六層金屬線的產(chǎn)品，需要在第三層連線上作一些修補時，就會碰到在FIB里面無法精確定位的問題。因為FIB無法透視看到下層金屬的結(jié)構(gòu)。如圖1至圖3所示，其中圖1是實際樣品的外觀示意圖，圖2和圖3是不同倍數(shù)下用光學(xué)顯微鏡觀察到的樣品金屬層結(jié)構(gòu)，圖1中的黑色圓斑及圖2和圖3中的橢圓形區(qū)域為目標區(qū)域，雖然通常情況下位于第三層金屬連線上的的目標區(qū)域不會被上面的例如第四層第五層金屬連線擋住，但是由于各層金屬之間的電介質(zhì)氧化物以及最上面的鈍化層的存在，使用FIB還是沒有辦法透過鈍化層和氧化物層顯示目標區(qū)域所在的第三層金屬結(jié)構(gòu)。
為了確定測試線路區(qū)中目標區(qū)域的位置，傳統(tǒng)的方法是對照集成電路的布圖在聚焦離子束下做對準，從而根據(jù)布圖來確定目標的位置。由于目標非常小，例如其寬度通常只有0.6μm，而布圖對準的誤差也很大，很難準確地從樣品表面挖到目標金屬層，甚至有可能破壞周圍的其它電路。另外如果周邊沒有很近的可參考定位的頂層電路，就不可能通過測量相對位置來定位。對上述問題，傳統(tǒng)的方法幾乎沒有任何辦法解決。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)方法中集成電路的目標位置難以對準，從樣品表面挖到目標金屬層的過程容易破壞周圍其它電路的缺點，提出本發(fā)明。
本發(fā)明的目的在于，提供一種精確定位聚焦離子束修補位置的方法，通過在光學(xué)透視顯微鏡下用激光先作出定位標記，使聚焦離子束得以利用此定位標記方便快速地定位到目標區(qū)域，此種方法可以完全避免現(xiàn)有方法的缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的方法，其包括下列步驟在測試樣品的表面涂上一層透明的絕緣性涂料，使涂料盡量均勻地涂布在目標區(qū)域的周圍；在光學(xué)顯微鏡指示下，用激光去除樣品上目標點周圍小塊合適區(qū)域，即后續(xù)需要作處理的區(qū)域上的涂料；在掃描式電子顯微鏡或者聚焦離子束的顯像中找到?jīng)]有涂料的區(qū)域，作為目標點所在的位置，用聚焦離子束蝕刻至暴露出目標金屬層結(jié)構(gòu)，然后可以對目標區(qū)域進行切割、修補等操作。
其中，所述的涂料要求是透明絕緣的，可以選用石蠟和松香的混合物。
為方便控制觀察，可以在涂涂料之前先利用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)將目標金屬層上淀積的鈍化層蝕刻到0.5μm左右；在用激光去除涂料時，需要控制激光的能量和作用時間，使其只均勻去除涂料，而不嚴重損傷樣品。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，本發(fā)明的方法主要是通過用涂料形成一層輔助層，先用光學(xué)顯微鏡配合激光標記在輔助層上精確定位，形成一個可以在FIB里可以看到的標記，然后FIB就可以精確定位到需要修補的電路。這種方法相對于直接用電子束或離子束成像定位的方法更為有效，因為光學(xué)顯微鏡能夠透過鈍化層直接顯示其下的線路結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)方法中使用的聚焦離子束成像只能顯示樣品最外層的情況，所以本發(fā)明的方法可以更精確地定位聚焦離子束修補位置，圖13是用光學(xué)顯微鏡透過鈍化層顯示樣品金屬層結(jié)構(gòu)的圖片，而如果采用掃描式電子顯微鏡，必須先去除目標金屬層上的鈍化層以及氧化物層才可以觀察到目標金屬層，其得到的樣品圖片如圖14所示，因此利用光學(xué)顯微鏡可以直接對需要做修補的底層金屬作精確定位。
本發(fā)明的優(yōu)點還在于，方法中使用的輔助層，即涂料，取料簡單，透光性較好，不導(dǎo)電，易于被激光去除，不會有其它副作用。也可以用化學(xué)溶劑，例如丙酮，將涂料輕松洗去，可以反復(fù)涂抹，不會影響后續(xù)步驟。


本申請中包括的附圖是說明書的一個構(gòu)成部分，附圖與說明書和權(quán)利要求書一起用于說明本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容，用于更好地理解本發(fā)明。附圖中圖1是實際樣品的外觀示意圖，圖2和圖3是不同倍數(shù)下用光學(xué)顯微鏡觀察到的樣品金屬層結(jié)構(gòu)；圖4是目標金屬層上的鈍化層和氧化物層被去除后的掃描式電子顯微鏡圖片，圖5是圖4的局部放大圖片，其中橢圓形區(qū)域內(nèi)為目標區(qū)域，箭頭所指示的方塊為目標點；圖6～圖8各自均為涂料過程中在光學(xué)顯微鏡下觀察到的樣品圖片，其中圖6是涂涂料前的圖片，圖7是涂涂料后的圖片，圖8是圖7的局部放大圖。
圖9是目標點的涂料被激光去除后的樣品光學(xué)顯微鏡圖片，圖10和圖11分別是前一圖的局部放大圖；圖12為利用沒有涂料的區(qū)域來定位，用聚焦離子束蝕刻至露出目標金屬層的示意圖，圖中右邊箭頭所指示的橢圓形區(qū)域是蝕刻后暴露出的金屬層結(jié)構(gòu)；圖13和圖14為光學(xué)顯微鏡和掃描式電子顯微鏡下觀察到的樣品圖片區(qū)別示意圖。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明的工藝，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但這些實施例不對本發(fā)明構(gòu)成限制。
需要處理的樣品為6層金屬結(jié)構(gòu)，目標金屬層是其中第3層金屬，樣品的外觀結(jié)構(gòu)如圖1～圖3所示。
先利用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)將目標金屬層上淀積的鈍化層蝕刻到0.5μm左右，用電子顯微鏡觀察得到的圖片如圖4和圖5所示，其中橢圓形區(qū)域是目標區(qū)域，箭頭所指示的方塊為目標點；在測試樣品的表面涂上一層透明的絕緣涂料，所采用的涂料是比例為2∶1的石蠟和松香混合物，其中石蠟的比例可以為40％～90％[w/w]，使涂料均勻地涂布在目標區(qū)域的周圍，控制其厚度在0.2μm～3μm，如圖6至圖8所示，各自均為光學(xué)顯微鏡下觀察到的樣品圖片，其中圖6是涂涂料前的圖片，圖7是涂涂料后的圖片，圖8是圖7的局部放大圖；在光學(xué)顯微鏡指示下，用激光去除樣品上目標點周圍小塊合適區(qū)域，即后續(xù)需要作處理的區(qū)域上的涂料，如圖9～圖11所示，被圈出的區(qū)域中為激光去除涂料后標記出的目標點，其中圖10和圖11分別是前一圖的局部放大圖；在掃描式電子顯微鏡或者聚焦離子束的圖像中找到?jīng)]有涂料的區(qū)域，作為目標點所在的位置，用聚焦離子束蝕刻至暴露出目標金屬層結(jié)構(gòu)，如圖12所示，箭頭左邊是在FIB顯像下定位的被標記點，可以看到?jīng)]有涂料的區(qū)域有明顯的凹凸感；右邊是蝕刻后在FIB顯像下看到的目標金屬層(其中的橢圓形區(qū)域)，然后可以對暴露出的目標區(qū)域進行切割、修補等操作。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種精確定位聚焦離子束修補位置的方法，其特征在于包括下列步驟(1)在測試樣品的表面涂上一層透明的絕緣性涂料，使涂料均勻地涂布在目標區(qū)域的周圍；(2)在光學(xué)顯微鏡指示下，用激光去除樣品上目標點周圍小塊合適區(qū)域，即后續(xù)需要作處理的區(qū)域上的涂料；(3)在掃描式電子顯微鏡或者聚焦離子束的顯像中找到?jīng)]有涂料的區(qū)域，作為目標點所在的位置，用聚焦離子束蝕刻至暴露出目標金屬層結(jié)構(gòu)，然后可以對目標區(qū)域進行切割、修補等操作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在進行步驟(1)之前，先將目標金屬層上淀積的鈍化層蝕刻到適合光學(xué)顯微鏡觀察的厚度，較佳是0.5μm左右。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(1)中蝕刻氧化硅層采用的方法為反應(yīng)性離子蝕刻。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(2)中涂料采用石蠟和松香，其中石蠟的比例為40％～90％(w/w)，余量是松香。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(2)中涂料的厚度為0.2μm～3μm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以精確定位聚焦離子束修補位置的方法，主要通過光學(xué)透射顯微鏡配合激光標記來定位目標區(qū)域，光學(xué)透射式顯微鏡能夠透過鈍化層直接顯示其下的線路結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)方法中使用的聚焦離子束成像只能顯示樣品最外層的情況，因此本發(fā)明的方法可以更精確地定位聚焦離子束修補位置。另外本發(fā)明在涂料上作標記的激光能量較低，不會損壞樣品材質(zhì)。而且，所采用的涂料可以用化學(xué)試劑，例如丙酮，將涂料輕松洗去，可以反復(fù)涂抹，不會影響后續(xù)步驟。
文檔編號H01L21/68GK1941276SQ200510030010
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月26日
發(fā)明者張啟華, 江秀霞, 季春葵, 李冠華 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司