CN101996910B - 检测半导体器件的测试结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测半导体器件的测试结构的方法，适用于定位槽取向为<100>方向的半导体器件，包括：在定位槽取向为<100>方向的半导体器件上生长测试结构，生长的测试结构和该半导体器件的布线方向的夹角成45度；对该半导体器件采用机械方式进行裂片，得到劈裂面；对劈裂面采用SEM进行检测，得到检测数据。本发明提供的方法能够准确地检测定位槽取向为<100>方向的半导体器件的测试结构。

Description

检测半导体器件的测试结构的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种检测半导体器件的测试结构的方法。

背景技术

在半导体器件的制程中，常常需要在半导体器件上制作测试结构，该测试结构的布线方向和该半导体器件上的布线方向相同，以便对半导体器件的电特性、关键尺寸(CD)以及厚度等进行测试。在对半导体器件的测试结构检测时，首先，对半导体器件进行裂片，也就是沿着半导体器器件的布线方向解离半导体器件，得到劈裂面；然后对劈裂面采用扫描电子显微镜(SEM)检测，得到测试结果。

在对半导体器件进行裂片时，采用机械方式损伤该半导体器件上的布线方向的边缘后，沿着损伤方向解离半导体器件得到劈裂面。

目前，常常采用晶体平面为密勒符号(100)的半导体器件，定位槽的取向为<110>方向，密勒符号表示半导体器件的晶向。当对该半导体器件采用机械方式进行裂片时，则劈裂面是垂直或平行于半导体器件的测试结构的，也就是垂直于或平行于定位槽取向<110>。但是，对于晶体平面为密勒符号(100)的半导体器件，除了定位槽的取向为<110>方向外，还有定位槽的取向为<100>方向的半导体器件，如果采用同样的机械方式进行裂片，则得到的劈裂面和定位槽取向为<100>方向的半导体器件的测试结构成45度夹角(这两个不同定位槽取向的半导体器件的定位槽取向之间的夹角为45度)，由于该劈裂面未能反应测试结构，所以对该劈裂面采用SEM检测时，得到的测试结果失效。

因此，目前对定位槽取向为<100>方向的半导体器件进行检测有两种方法，以下分别介绍：

第一种方式，对定位槽取向为<100>方向的半导体器件的测试结构裂片后，进行手工磨样方式，由于这种方式需要进行手工磨样，所以不适用于样品面积小的测试结构，一般适用于测试结构大于等于20纳米乘以20纳米的结构。具体方法为：

对测试结构裂片后，进行手工磨样，得到样片，将样片在透射电子显微镜(TEM)下进行观测。其中，在手工磨样时可以调整样片，使其垂直或平行半导体器件的测试结构。

采用这种方法检测，对样品材质的影响大，会导致样片中具有低介电常数材料的绝缘层产生变形。由于需要手工磨样，所以检测的测试结构面积受限，小于20纳米乘以20纳米的测试结构，无法采用该方法检测完成。

第二种方法，对定位槽取向为<100>方向的半导体器件的测试结构裂片后，进行FIB方式

这种方式采用FIB制造样品，适用于样品面积小的测试结构，一般适用于样品小于20纳米乘以20纳米的测试结构。具体方法为：

采用离子束对放置在FIB机台上的测试结构的裂片进行切割，得到样品后，在TEM上进行观测。其中，切割时可以调整样片，使其垂直或平行半导体器件的测试结构。

这种方式由于离子束的能量作用，对测试结构顶部需要观测的测试结构在切割的过程中发生受损变形的现象，难以进行CD或厚度等结构的测试。

无论是上述两种方式中的哪一种方式，都会造成测试不准确的问题。特别是在检测定位槽取向为<100>方向的半导体器件的光阻测试结构时，由于光阻测试结构质地比较软，所以检测会失效。

综上，目前无法准确地检测定位槽取向为<100>方向的半导体器件的测试结构。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种检测半导体器件的测试结构的方法，该方法能够准确地检测定位槽取向为<100>方向的半导体器件的测试结构。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种检测半导体器件的测试结构的方法，适用于定位槽取向为<100>方向的半导体器件，包括：

在定位槽取向为<100>方向的半导体器件上生长测试结构，生长的测试结构和该半导体器件的布线方向的夹角成45度；

对该半导体器件采用机械方式进行裂片，得到劈裂面；

对劈裂面采用SEM进行检测，得到检测数据。

所述生长的测试结构和该半导体器件的布线方向的夹角成45度为：

沿该半导体器件的布线方向顺时针旋转45度或逆时针旋转45度，生长测试结构。

由上述技术方案可见，本发明在定位槽取向为<100>方向的半导体器件上生长测试结构时，使得测试结构和该半导体器件的布线方式成45度夹角，从而使得对该半导体器件通过机械方式进行裂片时，劈裂面是垂直或平行于半导体器件的测试结构的。这样，劈裂面就可以完整的反应该半导体器件的测试结构，从而使得对劈裂面的测试就能够准确反应测试结构的特性，而不需要对劈裂面再进行处理，直接采用SEM检测即可，因此，本发明提供的方法准确地检测定位槽取向为<100>方向的半导体器件的测试结构。

附图说明

图1为本发明采用的准确地检测定位槽取向为<100>方向的半导体器件的测试结构的流程示意图；

图2为裂片方向和测试结构成45度的结构示意图；

图3为裂片方向和测试结构垂直的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

由于现有的机械方式对半导体器件进行裂片时，只是适用定位槽取向为<100>方向的半导体器件，即对该半导体器件采用机械方式进行裂片时，劈裂面是垂直或平行于该半导体器件的测试结构的。而采用该机械方式对定位槽取向为<100>方向的半导体器件进行裂片时，则会使得劈裂面和该半导体器件的测试结构成45度，使得劈裂面无法真实反应测试结构的形貌。

因此，在背景技术中，采用了FIB或手工磨样方式对劈裂面进行处理，使得其可以真实反应测试结构的形貌，但是，这样会存在问题：1)这两种方法都会使劈裂面损伤，不利于后续的检测；2)这两种方式都是采用人工方式将劈裂面调整为和测试结构平行或垂直，这会出现偏差，无法使得劈裂面无法真实反应测试结构的形貌；3)这两种方式都无法适用于含光阻的测试结构检测。

因此，图1为本发明采用的准确地检测定位槽取向为<100>方向的半导体器件的测试结构的流程示意图，其具体步骤为：

步骤101、在定位槽取向为<100>方向的半导体器件上生长测试结构，生长的测试结构和该半导体器件的布线方向的夹角成45度；

在本步骤中，生长的测试结构和该半导体器件的布线方向的夹角成45度为：沿该半导体器件的布线方向顺时针旋转45度或逆时针旋转45度，生长测试结构；

步骤102、对该半导体器件采用机械方式进行裂片，得到劈裂面；

在本步骤中，得到的劈裂面垂直于或平行于测试结构，真实反应测试结构的形貌；

步骤103、对劈裂面采用SEM进行检测，得到检测数据。

在半导体器件上除了实际有效的结构外，还需要生长多个测试结构用来进行制程监控。背景技术中在生长测试结构时，都是和半导体器件的布线方向平行或垂直，这时如果采用现有的机械方式进行裂片，对于定位槽取向为<100>方向的半导体器件来说，其裂片方向和测试结构成45度夹角，如图2所示。因此，本发明调整了生长测试结构的角度，使得和半导体器件的布线方向成45度夹角，这样，在进行裂片时，其裂片方向和测试结构垂直或平行，如图3所示(图3所示的为垂直)。这样，直接采用人工或精密劈裂机沿裂片方向切割得到劈裂面，就可以采用SEM观测到准确的测试结构的CD、电特性或厚度等特性了。

更进一步地，由于不需要在对劈裂面进行如背景技术那样手工磨样或FIB方式，所以不会对劈裂面造成损伤，而直接检测，所以适用于测试光阻测试结构。

综上，在半导体器件上生成测试结构时，需要考虑半导体器件的晶向，使得所生成的测试结构和半导体器件之间存在夹角，从而保证裂片方向和测试结构方向垂直或平行。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种检测半导体器件的测试结构的方法，适用于定位槽取向为<100>方向的半导体器件，包括：

在定位槽取向为<100>方向的半导体器件上生长测试结构，生长的测试结构和该半导体器件的布线方向的夹角成45度；

对该半导体器件采用机械方式进行裂片，得到劈裂面；

对劈裂面采用SEM进行检测，得到检测数据；

所述生长的测试结构和该半导体器件的布线方向的夹角成45度为：

沿该半导体器件的布线方向顺时针旋转45度或逆时针旋转45度，生长测试结构。

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