CN103065991B - 半导体器件之重复缺陷的检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体器件之重复缺陷的检测方法，包括：步骤S1：定点扫描；建立定点扫描程式，并选取待测试模块中重复单元的内部区域，以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域，并设定为缺陷而被检测，拍摄电子显微镜图谱；步骤S2：灰阶样本收集；对步骤S1所述电子显微镜图谱进行灰阶分析，获取典型灰阶分布及其灰阶分布区间，并定义标准灰阶区间；步骤S3：异常半导体器件预报。本发明通过电子束缺陷扫描仪所获得的灰阶收集数据与所述正常半导体器件的标准灰阶区间进行比较，可以有效的预报异常半导体器件，并实现对离子注入工艺产生的重复缺陷进行有效监测，进而为工艺窗口优化与在线监控提供方法论，为半导体在线制造与良率提升提供保障。

Description

半导体器件之重复缺陷的检测方法
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种半导体器件之重复缺陷的检测方法。
背景技术
离子注入机是半导体器件制造中最关键的掺杂设备之一，是一种通过引导杂质注入半导体晶片，从而改变晶片传导率的设备。半导体离子注入的优劣对半导体器件的性能好坏起到关键性的作用。
随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸按比例缩小，比如当器件做到55nm以下时，对离子注入的控制尤其重要。众多的因素都将对半导体器件性能产生重大的影响，所述因素包括但不限于注入离子的剂量即离子浓度，离子注入的深度，以及离子自身扩散等。另外，由于离子注入自身的特殊性，如果离子注入工艺发生偏差，在线的扫描仪器很难用传统的扫描方式与分析手段进行监测。
请参阅图8，图8所示为半导体器件中的重复缺陷示意图。列举地，如果离子注入出现一致的角度偏差，从而形成阴影效应，严重时就会在合格金属氧化物器件18中出现一行或者多行不合格金属氧化物器件19。然而，由于其在所有的重复单元内均无差别的出现，即以重复缺陷的方式出现，扫描机台即使是电子束缺陷扫描仪，也不能检测到这种情况。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种半导体器件之重复缺陷的检测方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统的半导体器件之重复缺陷无差别的出现，并无法检测等缺陷提供一种半导体器件之重复缺陷的检测方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种半导体器件之重复缺陷的检测方法，所述半导体器件之重复缺陷的检测方法包括：
执行步骤S1：定点扫描；所述定点扫描进一步包括，应用电子束缺陷扫描仪在采用正常工艺的半导体器件之金属连接层建立定点扫描程式，并选取待测试模块中重复单元的内部区域，以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域，所述扫描单元区域通过程式设定为缺陷而被检测，并拍摄电子显微镜图谱；
执行步骤S2：灰阶样本收集；所述灰阶样本收集进一步包括，对步骤S1所述的扫描单元区域的电子显微镜图谱进行灰阶分析，获取正常半导体器件的典型灰阶分布及其灰阶分布区间，并定义所述灰阶分布区间为所述正常半导体器件的标准灰阶区间；
执行步骤S3：具有重复缺陷的异常半导体器件预报；所述电子束缺陷扫描仪分析待测试半导体器件的灰阶收集数据，将异于所述标准灰阶区间的半导体器件作为真正的缺陷预报。
可选地，所述扫描单元区域为512×512像素。
可选地，所述采用正常工艺的半导体器件为无重复缺陷的理想器件，即正常半导体器件。
可选地，所述电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂具有敏感性。
可选地，所述扫描单元区域为重复单元的非边界区域。
可选地，所述标准灰阶区间为50～100，异于所述标准灰阶区间的为异常半导体器件。
可选地，所述异常半导体器件的灰阶区间为130～190。
综上所述，本发明通过电子束缺陷扫描仪所获得的灰阶收集数据与所述正常半导体器件的标准灰阶区间进行比较，可以有效的预报异常半导体器件，并实现对离子注入工艺产生的重复缺陷进行有效监测，进而为工艺窗口优化与在线监控提供方法论，为半导体在线制造与良率提升提供保障。
附图说明
图1所示为本发明半导体器件之重复缺陷的检测方法的流程图；
图2所示为电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂敏感性示意图；
图3所示为电子束缺陷扫描仪扫描区域选择的示意图；
图4（a）所示为正常半导体器件的重复单元示意图；
图4（b）所示为正常半导体器件的典型灰阶分布图；
图5所示为正常半导体器件的标准灰阶区间示意图；
图6（a）所示为异常半导体器件的重复单元示意图；
图6（b）所示为异常半导体器件的灰阶分布图；
图7所示为异常半导体器件的灰阶区间示意图；
图8所示为半导体器件中的重复缺陷示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1，图1所示为本发明半导体器件之重复缺陷的检测方法的流程图。所述半导体器件之重复缺陷的检测方法，包括以下步骤：
执行步骤S1：定点扫描；具体地，所述定点扫描进一步包括，应用电子束缺陷扫描仪在采用正常工艺的半导体器件之金属连接层建立定点扫描程式，并选取待测试模块中重复单元的内部区域，以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域，所述扫描单元区域通过程式设定为缺陷而被检测，并拍摄电子显微镜图谱。其中，所述扫描单元区域优选的为512×512像素。所述采用正常工艺的半导体器件为无重复缺陷的理想器件，即正常半导体器件。
执行步骤S2：灰阶样本收集；具体地，所述灰阶样本收集进一步包括，对步骤S1所述的扫描单元区域的电子显微镜图谱进行灰阶分析，获取正常半导体器件的典型灰阶分布及其灰阶分布区间，并定义所述灰阶分布区间为所述正常半导体器件的标准灰阶区间。
执行步骤S3：具有重复缺陷的异常半导体器件预报。具体地，所述电子束缺陷扫描仪分析待测试半导体器件的灰阶收集数据，将异于所述标准灰阶区间的半导体器件作为真正的缺陷预报。
作为本发明的具体实施方式，在本发明中，所述电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂具有敏感性。即，当离子束注入工艺中的剂量或者注入条件发生变化或偏差时，所述电子束缺陷扫描仪得到的图像灰阶数据会随之发生变化。如图2所示，图2所示为电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂敏感性示意图。明显地，所述p型掺杂区11与所述n型掺杂区12具有不同的灰阶数据。
非限制性的列举，所述半导体器件之重复缺陷的检测方法，包括以下步骤：
执行步骤S1：定点扫描；具体地，请参阅图3，图3所示为电子束缺陷扫描仪扫描区域选择的示意图。所述定点扫描进一步包括，应用电子束缺陷扫描仪在采用正常工艺的半导体器件之金属连接层建立定点扫描程式，并选取待测试模块中重复单元13的内部区域，以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域14，所述扫描单元区域14通过程式设定为缺陷而被检测，并拍摄电子显微镜图谱。
其中，所述扫描单元区域14优选的为512×512像素区域。所述采用正常工艺的半导体器件为无重复缺陷的理想器件，即正常半导体器件。在本发明中，优选地，所述扫描单元区域14为重复单元13的非边界区域。故，在进行半导体器件之重复缺陷检测时，所述扫描单元区域14应避免选择所述重复单元13的边界区域15。
执行步骤S2：灰阶样本收集；具体地，请参阅图4（a）、图4（b），以及图5，图4（a）所示为正常半导体器件的重复单元示意图。图4（b）所示为正常半导体器件的典型灰阶分布图。图5所示为正常半导体器件的标准灰阶区间示意图。所述灰阶样本收集进一步包括，对步骤S1所述的扫描单元区域14的电子显微镜图谱进行灰阶分析，获取正常半导体器件的典型灰阶分布及其灰阶分布区间，并定义所述灰阶分布区间为所述正常半导体器件的标准灰阶区间16。在本发明中，非限制性地列举，所述标准灰阶区间16为50～100。
执行步骤S3：具有重复缺陷的异常半导体器件预报。具体地，请参阅图6（a）、图6（b），以及图7，图6（a）所示为异常半导体器件的重复单元示意图。图6（b）所示为异常半导体器件的灰阶分布图。图7所示为异常半导体器件的灰阶区间示意图。明显地，所述电子束缺陷扫描仪分析待测试半导体器件的灰阶收集数据，并获得所述异常半导体器件的灰阶区间17为130～190，故将异于所述标准灰阶区间50～100的半导体器件作为真正的缺陷预报。
综上所述，本发明通过电子束缺陷扫描仪所获得的灰阶收集数据与所述正常半导体器件的标准灰阶区间进行比较，可以有效的预报异常半导体器件，并实现对离子注入工艺产生的重复缺陷进行有效监测，进而为工艺窗口优化与在线监控提供方法论，为半导体在线制造与良率提升提供保障。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (6)

1.一种半导体器件之重复缺陷的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
执行步骤S1：定点扫描；所述定点扫描进一步包括，应用电子束缺陷扫描仪在采用正常工艺的半导体器件之金属连接层建立定点扫描程式，并选取待测试模块中重复单元的内部区域，以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域，所述扫描单元区域通过程式设定为缺陷而被检测，并拍摄电子显微镜图谱；
执行步骤S2：灰阶样本收集；所述灰阶样本收集进一步包括，对步骤S1所述的扫描单元区域的电子显微镜图谱进行灰阶分析，获取正常半导体器件的典型灰阶分布及其灰阶分布区间，并定义所述灰阶分布区间为所述正常半导体器件的标准灰阶区间；
执行步骤S3：具有重复缺陷的异常半导体器件预报；所述电子束缺陷扫描仪分析待测试半导体器件的灰阶收集数据，将异于所述标准灰阶区间的半导体器件作为真正的缺陷预报；
其中，所述电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂具有敏感性，当离子束注入工艺中的剂量或者注入条件发生变化或偏差时，所述电子束缺陷扫描仪得到的图像灰阶数据会随之发生变化。
2.如权利要求1所述的半导体器件之重复缺陷的检测方法，其特征在于，所述扫描单元区域为512×512像素。
3.如权利要求1所述的半导体器件之重复缺陷的检测方法，其特征在于，所述采用正常工艺的半导体器件为无重复缺陷的理想器件，即正常半导体器件。
4.如权利要求1所述的半导体器件之重复缺陷的检测方法，其特征在于，所述扫描单元区域为重复单元的非边界区域。
5.如权利要求1所述的半导体器件之重复缺陷的检测方法，其特征在于，所述标准灰阶区间为50～100，异于所述标准灰阶区间的为异常半导体器件。
6.如权利要求5所述的半导体器件之重复缺陷的检测方法，其特征在于，所述异常半导体器件的灰阶区间为130～190。
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