專利名稱：Pmos器件源漏泄漏缺陷的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體中缺陷的檢測(cè)方法，尤其是PMOS器件的源漏缺陷的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件尺寸的日益縮小，離子泄漏問(wèn)題逐漸成為影響器件良率的關(guān)鍵因素。例如，對(duì)于PMOS器件來(lái)說(shuō)，當(dāng)其尺寸縮小到45nm及更小時(shí)，源漏的泄漏問(wèn)題極大的限制了器件的良率。一種常見(jiàn)的PMOS器件源漏泄漏缺陷的檢測(cè)方法是參見(jiàn)圖1，首先，在源漏上形成金屬互連線；然后用電子束(E-BEAM)掃描晶圓表面，通過(guò)相鄰重復(fù)單元的比對(duì)以發(fā)現(xiàn)缺陷區(qū)域。例如晶圓的某個(gè)die(管芯，或者稱為晶粒)上具有多個(gè)相鄰的重復(fù)單元，以依次相鄰的第一重復(fù)單元、第二重復(fù)單元、第三重復(fù)單元為例，采用電子束缺陷掃描儀向晶圓表面發(fā)射電子束、并接收晶圓表面的反射電子，當(dāng)檢測(cè)到第二重復(fù)單元某一特定位置上的反射電子濃度與第一重復(fù)單元、第三重復(fù)單元有異常時(shí)，則認(rèn)為第二重復(fù)單元的這一特定位置存在缺陷。有時(shí)還可以用顯示屏顯示晶圓上各點(diǎn)的反射電子濃度，反射電子濃度越大則對(duì)應(yīng)位置的亮度越高。下面將進(jìn)一步對(duì)該檢測(cè)方法的原理進(jìn)行詳細(xì)解釋。對(duì)于具有選定材質(zhì)的金屬互連線(最為常見(jiàn)的情況是鎢)來(lái)說(shuō)，電子反射率(反射電子濃度/入射電子濃度)與入射電子的能量有關(guān)。詳見(jiàn)圖2，當(dāng)入射電子的能量LE = 第一交叉點(diǎn)E1或者LE =第二交叉點(diǎn)氏時(shí)，電子反射率=1，反射電子濃度與入射電子濃度一致，金屬互連線上不帶電；當(dāng)LE < E1或者LE > E2時(shí)，電子反射率< 1，反射電子濃度小于入射電子濃度，通常稱該狀態(tài)為負(fù)電狀態(tài)，因?yàn)榻饘倩ミB線上將帶負(fù)電荷；當(dāng)E1 < LE < E2 時(shí)，電子反射率> 1，反射電子濃度大于入射電子濃度，通常稱該狀態(tài)為正電狀態(tài)，因?yàn)榻饘倩ミB線上將帶正電荷。工程師希望采用具有LE > E2能量的入射電子來(lái)進(jìn)行PMOS源漏泄漏缺陷檢測(cè)。 因?yàn)榻饘倩ミB線與PMOS器件的源漏連接，源漏具有P+摻雜，而阱區(qū)為N摻雜，當(dāng)金屬互連線帶有正電荷時(shí)，源漏相對(duì)于阱區(qū)形成PN正向偏置，能夠?qū)⒔饘倩ミB線上的正電荷導(dǎo)走， 則不論是否存在源漏泄漏缺陷，PMOS的導(dǎo)電能力都較強(qiáng)；而當(dāng)金屬互連線帶有負(fù)電荷時(shí)， 源漏相對(duì)于阱區(qū)形成PN反向偏置，其導(dǎo)電能力是微弱的，然而當(dāng)存在源漏泄漏缺陷時(shí)，導(dǎo)電能力將大為增強(qiáng)。進(jìn)一步而言，若入射電子具有E1 < LE < E2的能量、金屬互連線帶正電荷，不論P(yáng)MOS的源漏是否存在泄漏缺陷，金屬互連線上的正電荷都能被順利導(dǎo)走、使得金屬互連線上的反射電子能夠保持較高的濃度，二者差異不大、辨別困難；若入射電子具有 LE > E2的能量、金屬互連線帶負(fù)電荷，當(dāng)PMOS器件正常時(shí)，負(fù)電荷大量在金屬互連線上大量聚集、反射電子的濃度保持較高，當(dāng)PMOS器件存在源漏泄漏時(shí)，金屬互連線上的負(fù)電荷被順利導(dǎo)走、反射電子很難被激發(fā)出來(lái)，二者差異巨大、很容易分辯。從上面的分析可知，當(dāng)入射電子具有LE > E2的能量時(shí)，將很容易辨別PMOS器件是否存在源漏泄漏問(wèn)題。如果通過(guò)顯示屏顯示金屬互連線的掃描結(jié)果，則呈明亮狀態(tài)的為正常的PM0S，呈灰暗狀態(tài)的為存在源漏泄漏的PM0S。更多的關(guān)于電子束的檢測(cè)原理可以參見(jiàn)公開(kāi)號(hào)為“US20080M931A1” 的美國(guó)專利 Method And System For Detecting Or Reviewing Open Contacts On ASemiconductor Device。從理論上來(lái)說(shuō)，將電子束缺陷掃描設(shè)備所發(fā)出的電子束的能量LE提升至大于金屬互連線的氏時(shí)，即能方便的完成PMOS器件源漏泄漏檢測(cè)。然而，現(xiàn)有設(shè)備所能激發(fā)的電子束的能量通常都小于金屬互連線的&，例如現(xiàn)有常用的電子束缺陷掃描機(jī)臺(tái)的最大激發(fā)能量為2. 8KeV，而金屬互連線的&則超過(guò)3. OKeV。如何在實(shí)際中利用現(xiàn)有電子束缺陷掃描設(shè)備完成PMOS器件源漏泄漏檢測(cè)，成為困擾本領(lǐng)域工程師的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何采用現(xiàn)有電子束缺陷掃描設(shè)備，以較低能量的入射電子束來(lái)檢測(cè)PMOS器件的源漏泄漏缺陷。本發(fā)明所提出的PMOS器件源漏泄漏缺陷的檢測(cè)方法，包括下步驟(a)提供晶圓，該晶圓包括基底，形成在該基底中的阱區(qū)，形成在該阱區(qū)上的PMOS器件的柵極，形成在柵極兩側(cè)的阱區(qū)中的PMOS器件的源極、漏極，形成在基底以及柵極上的絕緣介質(zhì)層，形成在絕緣介質(zhì)層中的與源極或者漏極連通的金屬互連線；(b)至少在金屬互連線的表面沉積電介質(zhì)層，使得金屬互連線的電子反射率與入射電子能量的關(guān)系曲線的第二交叉點(diǎn)降低至 E2' ； (c)發(fā)射電子束掃描晶圓表面以檢測(cè)出存在泄漏缺陷的源漏，且電子束的能量超過(guò)E2。由于上述技術(shù)方案的采用，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)在金屬互連線的表面沉積電介質(zhì)，使得金屬互連線具有降低的第二交叉點(diǎn)E2’，只需要用較低的電子束能量即能在金屬互連線的負(fù)電狀態(tài)進(jìn)行源漏泄漏缺陷檢測(cè)，此時(shí)檢測(cè)可以在現(xiàn)有電子束缺陷掃描機(jī)臺(tái)的極限范圍內(nèi)進(jìn)行，對(duì)PMOS器件的良率檢測(cè)工藝有很大幫助。


通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用電子束檢測(cè)PMOS器件源漏泄漏缺陷的方法原理圖；圖2為金屬的電子反射率與入射電子能量的關(guān)系曲線圖；圖3為本發(fā)明的采用電子束檢測(cè)PMOS器件源漏泄漏缺陷的方法原理圖；圖4為圖3所示的金屬互連線的電子反射率與入射電子能量的關(guān)系曲線圖；圖5為實(shí)際檢測(cè)結(jié)果示例圖。
具體實(shí)施例方式從思路上來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的宗旨是通過(guò)在金屬互連線上沉積電介質(zhì)層，從而使得金屬互連線的電子反射率關(guān)系曲線發(fā)生變化，將金屬互連線的E2降低至現(xiàn)有電子束缺陷掃描設(shè)備的工作范圍之內(nèi)。參見(jiàn)圖3，本發(fā)明所提出的PMOS器件源漏泄漏缺陷的檢測(cè)方法包括如下步驟(a) 提供晶圓，該晶圓包括基底1，形成在該基底1中的阱區(qū)2，形成在該阱區(qū)2上的PMOS器件的柵極3，形成在柵極3兩側(cè)的阱區(qū)2中的PMOS器件的源極4、漏極5，形成在基底1以及柵極3上的絕緣介質(zhì)層6，形成在絕緣介質(zhì)層6中的與源極4或者漏極5連通的金屬互連線 7;(b)至少在金屬互連線7的表面沉積電介質(zhì)層8，使得金屬互連線7的電子反射率與入射電子能量的關(guān)系曲線的第二交叉點(diǎn)降低至E2’；(c)發(fā)射電子束掃描晶圓表面以檢測(cè)出存在泄漏缺陷的源極4或者漏極5，且電子束的能量超過(guò)E2’。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，在步驟(a)中，所有的工藝均為現(xiàn)有公知工藝，其中金屬互連線7的制作工藝可以是在絕緣介質(zhì)層6中形成出露源極4或者漏極5的通孔；在通孔中以及絕緣介質(zhì)層6表面形成金屬層，該金屬層最常用鎢，當(dāng)然在某些場(chǎng)合下也可以是鋁或者其它金屬； 采用CMP工藝去除絕緣介質(zhì)層6表面的金屬層，形成所述金屬互連線7。在步驟(b)中，所述電介質(zhì)層8可以為常用的絕緣電介質(zhì)，例如氮化硅、摻雜或未摻雜的二氧化硅等，該電介質(zhì)8可以為采用化學(xué)氣相沉積而形成在絕緣介質(zhì)層6以及金屬互連線7表面的均勻的一層。在某些場(chǎng)合下，通過(guò)沉積厚度為100 300埃厚度的氮化硅材質(zhì)的電介質(zhì)層8，可以把鎢材質(zhì)的金屬互連線7的第二交叉點(diǎn)降低到2. 3KeV以下。參見(jiàn)附圖4，其中深色線條為鎢的原始電子反射率與入射電子能量的關(guān)系曲線圖，淺色線條為沉積了氮化硅之后鎢的電子反射率與入射電子能量的關(guān)系曲線圖，可見(jiàn)，相對(duì)深色線條的第二交叉點(diǎn)&，淺色線條具有較低的第二交叉點(diǎn)E2'。圖4僅為原理圖，并非用于限定金屬互連線7以及電介質(zhì)8的材質(zhì)、厚度等，發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得知，當(dāng)金屬表面沉積了電介質(zhì)之后，均會(huì)出現(xiàn)圖4所示的效果。在步驟(c)中，當(dāng)電介質(zhì)層8將金屬互連線7的E2'降低至小于現(xiàn)有電子束缺陷掃描機(jī)臺(tái)的允許能量值時(shí)，可以用現(xiàn)有機(jī)臺(tái)向該晶圓表面發(fā)射能量超過(guò)氏’的電子束進(jìn)行掃描，并判斷源漏是否存在泄漏缺陷。如背景技術(shù)中的描述，當(dāng)能量超過(guò)E2'的電子束發(fā)射至晶圓表面，金屬互連線7受到激發(fā)、反射出電子，此時(shí)金屬互連線7上帶負(fù)電荷，為負(fù)電狀態(tài)。當(dāng)PMOS器件為正常器件時(shí)，源漏與阱區(qū)之間為PN負(fù)偏置，導(dǎo)電能力極其微弱，金屬互連線7上的電子得到積聚，反射電子的濃度能夠保持較高值。當(dāng)PMOS器件的源漏相對(duì)阱區(qū)存在泄漏，則源漏與基底之間形成電流通路，金屬互連線7上的電子被導(dǎo)走，反射電子的濃度只能保持一個(gè)較低值。源漏泄漏缺陷的判斷方法可以是利用相鄰重復(fù)單元進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)源漏位置的電子濃度異常(濃度偏低)時(shí)，則說(shuō)明此源極或者漏極存在泄漏缺陷。還可以利用顯示屏顯示掃描結(jié)果，當(dāng)源漏正常時(shí)，顯示屏上顯示相應(yīng)位置為高亮狀態(tài)；當(dāng)源漏存在泄漏時(shí)， 顯示屏顯示相應(yīng)位置為灰暗狀態(tài)。在實(shí)際進(jìn)行操作中，晶圓上與絕緣介質(zhì)層6對(duì)應(yīng)的區(qū)域一直為灰暗狀態(tài)，因?yàn)榻^緣介質(zhì)層6相比金屬而言很難被激發(fā)出反射電子。參見(jiàn)附圖5，為相鄰的兩個(gè)重復(fù)單元(只顯示了局部)，電子束缺陷掃描設(shè)備將右側(cè)重復(fù)單元各點(diǎn)的反射電子束濃度與左側(cè)重復(fù)單元相應(yīng)點(diǎn)的反射電子束濃度進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)圖中圓圈范圍內(nèi)的反射電子束濃度存在超標(biāo)差異，右側(cè)重復(fù)單元圓圈范圍內(nèi)的反射電子束濃度相比而言過(guò)低，當(dāng)該圓圈范圍對(duì)應(yīng)于源漏時(shí)，推斷該源漏存在泄漏。當(dāng)然，為了提高準(zhǔn)確率，還需要將右側(cè)重復(fù)單元與下一個(gè)重復(fù)單元進(jìn)行比對(duì)，若比對(duì)結(jié)果仍然是右側(cè)重復(fù)單元圓圈范圍內(nèi)的反射電子束濃度過(guò)低時(shí)，則可斷定該點(diǎn)存在源漏泄漏。在某些場(chǎng)合下，還可以用顯示屏顯示各點(diǎn)的反射電子濃度，附圖5中的點(diǎn)越亮表明反射電子濃度越高。
需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的主旨在于通過(guò)電介質(zhì)層8的沉積以降低金屬互連線7的電子反射率與入射電子強(qiáng)度的關(guān)系曲線的第二交叉點(diǎn)，之后則可采用常規(guī)檢測(cè)手段進(jìn)行檢測(cè)。該常規(guī)檢測(cè)手段可以為相鄰重復(fù)單元的比對(duì)，還可以為產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)模板(reference) 的比對(duì)。本發(fā)明對(duì)于檢測(cè)手段并不予以限制。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種PMOS器件源漏泄漏缺陷的檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟(a)提供晶圓，該晶圓包括基底，形成在該基底中的阱區(qū)，形成在該阱區(qū)上的PMOS器件的柵極，形成在柵極兩側(cè)的阱區(qū)中的PMOS器件的源極、漏極，形成在基底以及柵極上的絕緣介質(zhì)層，形成在絕緣介質(zhì)層中的與源極或者漏極連通的金屬互連線；(b)至少在金屬互連線的表面沉積電介質(zhì)層，使得金屬互連線的電子反射率與入射電子能量的關(guān)系曲線的第二交叉點(diǎn)降低至 E2' ； (c)發(fā)射電子束掃描晶圓表面以檢測(cè)出存在泄漏缺陷的源極或者漏極，且電子束的能量超過(guò)E2 ’。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述電介質(zhì)層的材質(zhì)為氮化硅、氧化硅中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述電介質(zhì)層的厚度為100 300埃。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述E2'小于2.leV。
5.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述金屬互連線的材質(zhì)為鎢。
6.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述電介質(zhì)層形成在所述絕緣介質(zhì)層以及金屬互連線的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及PMOS器件源漏泄漏缺陷的檢測(cè)方法，包括下步驟(a)提供晶圓，該晶圓包括基底，阱區(qū)，柵極，源極、漏極，絕緣介質(zhì)層，與源極或者漏極連通的金屬互連線；(b)至少在金屬互連線的表面沉積電介質(zhì)層，使得金屬互連線的電子反射率與入射電子能量的關(guān)系曲線的第二交叉點(diǎn)降低至E2’；(c)發(fā)射電子束掃描晶圓表面以檢測(cè)出存在泄漏缺陷的源漏，且電子束的能量超過(guò)E2’。通過(guò)上述方法，只需要用較低的電子束能量即能進(jìn)行源漏泄漏缺陷檢測(cè)，可以在現(xiàn)有電子束缺陷掃描機(jī)臺(tái)的極限范圍內(nèi)進(jìn)行，對(duì)PMOS器件的良率檢測(cè)工藝有很大幫助。
文檔編號(hào)G01R31/307GK102193062SQ20101012888
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者吳浩, 王愷, 范榮偉, 趙寧, 龍吟 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司