专利名称：一种半导体功率器件失效分析的失效点定位方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体功率器件失效分析的失效点定位技术，特别涉及一种结合了化学腐蚀技术的失效点定位方法。
背景技术：
半导体功率器件由于其特殊的垂直晶体管结构设计，使得在芯片的表面覆盖了4um或大于4um的金属层(一般为铝层)，而背面作为背电极，最外层也覆盖了超过I 3um的金属层(一般是钛/镍/银的叠层)，而这种结构使得一旦出现半导体功率管失效后，想要进行精确的失效点定位工作变得非常困难。因为不管是针对漏电点的电子孔穴对复合发光捕捉的微光显微镜技术，还是利用激光扫描引起的温度梯度诱发的异常电阻率变化区捕捉的光束诱导电阻变化技术来说，面对正面和背面超过微米级厚度的金属层，不管是光子的微光显微镜信号还是电阻率变化区的光束诱导电阻变化信号，绝大数情况下都会被金属 层吸收或者反射，使得微光显微镜技术或者光束诱导电阻变化技术的定位无法进行。通常业界之前的解决办法，很多情况下借助较古老的液晶技术，即利用异常缺陷点的漏电引起的热能改变覆盖在其上的液晶的晶向，来进行缺陷点定位，但实际上效果并不理想，主要是液晶的热点的面积太大，一个热点下可能就涵盖了上百个多晶栅单元和接触孔，与预期的精确定位要求差距太大。(论文引自=LDMOS功率器件的电热效应研究，李梅芝，电子科技大学，CNKI: CDMD: I. 2008. 123790)同样在业界有些人提出把背金去除后，利用背面微光显微镜和光束诱导电阻变化的方法来解决该问题，主要是针对近红外或中红外的电子孔穴对复合光子对于衬底硅来说，穿透性非常好，可以进行背面定位。但是问题是，如果要进行电性模拟，一般是要求背面的漏极也是要加电的，所以一旦把背金层去除后，电性就无法模拟，所以该方案有很大的局限性。(论文引自功率器件漏电流的PEM定位和分析，吴顶和、方强、邵雪峰、俞宏坤，CNKI: SUN:GTDZ. O. 2008-02-033)综上所述，目前的失效点定位方法都存在一定的缺陷，不能满足目前失效分析的目标要求，因此，亟待一种新的方法来解决以上问题。
发明内容
为了解决目前失效点分析定位方法定位精度低或者检测分析不全面导致失效点不能全部定位的问题，本发明提出以下技术方案—种半导体功率器件失效分析的失效点定位方法，该方法包括以下步骤A、利用化学腐蚀剥层技术对覆盖在功率器件表面的金属铝层进行化学腐蚀，将铝层完全腐蚀去除，同时完整保留金属铝下层的阻挡层；B、利用微光显微镜和光束诱导电阻变化技术对功率器件进行正面定位，模拟失效情况下的电性条件，找出可能的失效点；C、使用点针的方法进行加电，模拟电性条件，找出可能的失效点；
D、利用电子封装组装失效分析工具对步骤B和步骤C中的定位结果进行电子封装组装失效分析的物理验证，找出最终的物理失效点。作为本发明的一种优选方案，所述步骤A中化学腐蚀所使用的化学药液是热磷酸。作为本发明的另一种优选方案，所述步骤A中使用的热磷酸的温度为200 255。。。作为本发明的又一种优选方案，所述步骤A中阻挡层与所述热磷酸的反应速率要比金属铝层与所述化学药液反应的速率慢一个数量级以上。作为本发明的再一种优选方案，所述步骤C中使用的点针为软针。本发明带来的有益效果是 I、化学腐蚀药液使用热磷酸，从而金属铝层与热磷酸的反应速度要比阻挡层与热磷酸的反应速率高一个数量级以上，并且金属铝层与热磷酸的反应剧烈，现象明显，非常方便判断金属铝层反应结束的时间，这样既保证了金属铝层被完全腐蚀，又保证了阻挡层的完好；2、点针检测过程中使用软针进行点针，有效避免了使用硬针进行点针时可能将阻挡层扎穿的风险；3、该方法极大地加快了半导体功率器件失效点定位工作的速度和效率，同时保持了很高的精度；4、该方案失效点可精度到某个多晶栅或者接触孔，很大程度上简化了后续的电子封装组装失效分析的物理验证工作。
具体实施例方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。该具体实施例中的芯片为75V的半导体开关控制器，在检测时发现该开关控制器上的一个场效应管的栅极与源极短路异常，因此判定该场效应管存在问题。首先制备好适量的250°C的热磷酸，将该场效应管浸入热磷酸中，场效应管表面的金属铝层与热磷酸进行剧烈反应，产生大量气泡，等待20 30秒钟，气泡消失，反应结束，此时立即取出场效应管，清洗并烘干。然后，用软针在阻挡层上模拟漏极短路时的电性条件，在电压O. 5V时，短路电流就有99nA。用激光束进行扫描，发现了红色的电阻异常变化区(红色表示负温度系数)。最后，通过对红色异常点表面进行电子扫描显微镜扫描进行形貌确认，发现了在红色电阻异常变化区附近有明显的异常隆起区；对隆起区进行聚焦离子束截面切割检测时发现了场效应管栅极和源极短路的根本原因一栅极附近的残渣导致的栅极和源极的异常桥连点。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
权利要求
1.一种半导体功率器件失效分析的失效点定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤 A、利用化学腐蚀剥层技术对覆盖在功率器件表面的金属铝层进行化学腐蚀，将铝层完全腐蚀去除，同时完整保留金属铝下层的阻挡层； B、利用微光显微镜和光束诱导电阻变化技术对功率器件进行正面定位，模拟失效情况下的电性条件，找出可能的失效点； C、使用点针的方法进行加电，模拟电性条件，找出可能的失效点； D、利用电子封装组装失效分析工具对步骤B和步骤C中的定位结果进行电子封装组装失效分析的物理验证，找出最終的物理失效点。
2.根据权利要求I所述的ー种半导体功率器件失效分析的失效点定位方法，其特征在于所述步骤A中化学腐蚀所使用的化学药液是热磷酸。
3.根据权利要求2所述的ー种半导体功率器件失效分析的失效点定位方法，其特征在于所述步骤A中使用的热磷酸的温度为200 255°C。
4.根据权利要求3所述的ー种半导体功率器件失效分析的失效点定位方法，其特征在于所述步骤A中阻挡层与所述热磷酸的反应速率要比金属铝层与所述化学药液反应的速率慢ー个数量级以上。
5.根据权利要求I所述的ー种半导体功率器件失效分析的失效点定位方法，其特征在于所述步骤C中使用的点针为软针。
全文摘要
本发明提供了一种半导体功率器件失效分析的失效点定位方法，包括以下步骤利用化学腐蚀剥层技术对覆盖在功率器件表面的金属铝层进行化学腐蚀，将铝层完全腐蚀去除，同时完整保留金属铝下层的阻挡层；利用微光显微镜和光束诱导电阻变化技术对功率器件进行正面定位，模拟失效情况下的电性条件，以及使用点针的方法进行加电，模拟电性条件，找出可能的失效点；利用电子封装组装失效分析工具对之前步骤的定位结果进行电子封装组装失效分析的物理验证，找出最终的物理失效点。本发明有以下优点有效地对金属铝层进行剥离，同时保持了阻挡层的完整性；极大地加快了半导体功率器件失效点定位工作的速度和效率，同时保持了很高的精度。
文档编号G01R31/02GK102854429SQ20111017837
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者张涛 申请人:上海华碧检测技术有限公司