测试样品的制备方法和纳米探针的检测方法与流程

本申请涉及芯片制备，特别是涉及一种测试样品的制备方法和纳米探针的检测方法。

背景技术：

1、在芯片失效分析及良率优化领域，通常需将芯片逐层去层至暴露最底层金属层，以制备得到用于后续电性测试或物理分析的测试样品。

2、传统技术通常采用湿法腐蚀或者机械研磨工艺对芯片进行去层，然而，由于最底层金属层具备尺寸极小、与接触孔或有源区紧密绑定，且其材料与包覆其表面的绝缘介质的材料的化学性质差异较小等特性，导致采用湿法腐蚀去层，腐蚀液对最底层金属层表面介质层的溶解过程可能伴随对金属材料的非选择性攻击，导致最底层金属层去层过度而出现断线、悬空、表面粗糙化等二次损伤，而采用机械研磨去层，其去除过程中的机械应力及磨料颗粒等物理作用易导致最底层金属层的断裂、剥离或形变。

3、因此，传统的去层方法存在去层精度、良率较低，难以满足后续电性测试与失效分析的准确性需求的技术问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种测试样品的制备方法和纳米探针的检测方法，提高芯片去层精度和良率，以满足后续电性测试与失效分析的准确性需求。

2、第一方面，本申请提供了一种测试样品的制备方法，包括：

3、提供待处理芯片；其中，待处理芯片至少包括自下而上交替堆叠的多层金属层与多层通孔层，多层金属层包括第一金属层与第二金属层，第二金属层为最底层的金属层，多层通孔层包括第一通孔层与第二通孔层，第一通孔层为第一金属层远离第二金属层一侧的通孔层，第二通孔层为第一金属层和第二金属层之间的通孔层；

4、对待处理芯片进行去层，直至第一通孔层暴露；

5、采用目标离子束，沿多层金属层的堆叠方向，对暴露第一通孔层的待处理芯片进行离子束刻蚀；

6、其中，离子束刻蚀的刻蚀时长为目标刻蚀时长，目标刻蚀时长包括第一目标时长和第二目标时长，第一目标时长为第一通孔层与第一金属层的刻蚀时长，第二目标时长为第二通孔层的刻蚀时长；第一目标时长是根据待处理芯片的电流信号的变化趋势确定的，第二目标时长是根据目标离子束的刻蚀框面积、刻蚀速率系数、电流值和第二通孔层的厚度确定的。

7、在其中一个实施例中，第二目标时长根据以下方式确定：获取样本，样本包括第二样本通孔层；采用目标离子束，对第二样本通孔层进行刻蚀，并采集刻蚀过程中样本的样本电流；根据样本电流的变化趋势，确定刻蚀速率系数；根据刻蚀速率系数、目标离子束的刻蚀框面积、电流值和第二通孔层的厚度，确定第二目标时长。

8、在其中一个实施例中，样本的数量为多个，根据样本电流的变化趋势，确定刻蚀速率系数，包括：针对每一样本，在样本的样本电流的变化趋势呈现目标趋势的情况下，将当前刻蚀时长确定为样本的样本刻蚀时长；根据样本的样本刻蚀时长、目标离子束的电流值、刻蚀框面积和第二样本通孔层的厚度，确定刻蚀速率系数。

9、在其中一个实施例中，目标趋势为样本电流先上升至峰值后在预设时段内趋于稳定。

10、在其中一个实施例中，根据刻蚀速率系数、目标离子束的刻蚀框面积、电流值和第二通孔层的厚度，确定第二目标时长，包括：确定目标离子束的刻蚀框面积和第二通孔层的厚度之间的第一乘积，并确定目标离子束的电流值和刻蚀速率系数之间的第二乘积；根据第一乘积和第二乘积之间的比值，确定第二目标时长。

11、在其中一个实施例中，根据第一乘积和第二乘积之间的比值，确定第二目标时长，包括：根据补偿系数，对比值进行加权，得到第二目标时长；其中，补偿系数根据刻蚀速率系数、样本的样本刻蚀时长、目标离子束的电流值、刻蚀框面积和第二样本通孔层的厚度确定。

12、在其中一个实施例中，目标离子束包括氙离子束。

13、在其中一个实施例中，目标离子束的电流值包括20na~70na。

14、在其中一个实施例中，所述方法还包括：在停止刻蚀之后，获取待处理芯片的电子束扫描图像；根据电子束扫描图像，确定待处理芯片的去层情况；在去层情况表征第二金属层未暴露的情况下，继续控制目标离子束沿多层金属层的堆叠方向进行刻蚀，直至去层情况表征第二金属层暴露。

15、第二方面，本申请提供了一种纳米探针的检测方法，包括：

16、提供待检测的测试样品，测试样品根据上述第一方面中任一项测试样品的制备方法得到；

17、控制纳米探针对第二金属层进行电性测试，以获取第二金属层的电性参数；

18、根据电性参数，确定待检测的测试样品的失效原因。

19、上述测试样品的制备方法和纳米探针的检测方法，提供待处理芯片；其中，待处理芯片至少包括自下而上交替堆叠的多层金属层与多层通孔层，多层金属层包括第一金属层与第二金属层，第二金属层为最底层的金属层，多层通孔层包括第一通孔层与第二通孔层，第一通孔层为第一金属层远离第二金属层一侧的通孔层，第二通孔层为第一金属层和第二金属层之间的通孔层；对待处理芯片进行去层，直至第一通孔层暴露；采用目标离子束，沿多层金属层的堆叠方向，对暴露第一通孔层的待处理芯片进行离子束刻蚀；其中，离子束刻蚀的刻蚀时长为目标刻蚀时长，目标刻蚀时长包括第一目标时长和第二目标时长，第一目标时长为第一通孔层与第一金属层的刻蚀时长，第二目标时长为第二通孔层的刻蚀时长；第一目标时长是根据待处理芯片的电流信号的变化趋势确定的，第二目标时长是根据目标离子束的刻蚀框面积、刻蚀速率系数、电流值和第二通孔层的厚度确定的。这样，将待处理芯片预先去层至第一通孔层暴露，在此基础上，根据离子束刻蚀过程中待处理芯片的电流信号的变化趋势，确定刻蚀第一通孔层和第一金属层对应的第一目标时长，接着，根据目标离子束的刻蚀框面积、刻蚀速率系数、电流值和第二通孔层的厚度确定刻蚀第二通孔层对应的第二目标时长，即在第二通孔层的刻蚀过程中不再依赖实时信号边界，避免了人工识别信号变化并判断刻蚀时长带来不可避免的误差或者信号波形不规范导致刻蚀终点误判，从而有效提高了测试样品制备的良率和芯片去层的精度，确保得到的测试样品能够满足后续电性测试与失效分析的精度要求，此外，由于第二目标时长是通过预先标定的刻蚀速率系数和可测量的物理量确定的，因此，有利于实现测试样品的批量化、自动化制备。

1.一种测试样品的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二目标时长根据以下方式确定：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述样本的数量为多个，所述根据所述样本电流的变化趋势，确定所述刻蚀速率系数，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标趋势为所述样本电流先上升至峰值后在预设时段内趋于稳定。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述刻蚀速率系数、所述目标离子束的刻蚀框面积、电流值和所述第二通孔层的厚度，确定所述第二目标时长，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一乘积和所述第二乘积之间的比值，确定所述第二目标时长，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标离子束包括氙离子束。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标离子束的电流值包括20na~70na。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种纳米探针的检测方法，其特征在于，所述方法包括：