栅氧层缺陷检测方法及器件漏电检测方法技术

本发明专利技术提供了一种栅氧层缺陷检测方法及器件漏电检测方法，包括：在半导体衬底的非功能区上和功能区上同步进行相同的制备工艺，包括在非功能区和功能区同时形成掺杂阱区、栅氧层、栅极，非功能区中的结构为检测结构，功能区中的结构为产品；在形成栅极之后，采用电子束缺陷检测仪对检测结构进行电子束扫描得到检测结构中栅极的电压衬度；将扫描得到的检测结构中的栅极的电压衬度与没有栅氧层缺失的情况下检测结构中栅极的电压衬度进行比较，电压衬度发生变化的栅极所对应的栅氧层存在缺失现象。实现了对栅氧层缺陷和器件漏电的迅速准确的评估、和及时监测，减少缺陷检测与问题解决的时间和成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种栅氧层缺陷检测方法以及器件漏电检测方法。
技术介绍
随着半导体产品器件尺寸的微缩以及工艺的进步，越来越多的微小缺陷都将对产品良率产生巨大影响。氧化物生长作为常用的工艺之一，会受到氧化物沉积工艺之前晶圆表面状态的影响，尤其是作为关键层之一的多晶硅栅极沉积，通常在沉积多晶硅栅极前先沉积一层栅氧层，再沉积栅极，如果栅氧层沉积前晶圆表面状态处于较差的状态，则会影响后续的栅氧层沉积，导致栅氧层生成异常，进而导致栅氧层的即厚度不足或者缺失，这将严重影响器件的功能，从而造成良率缺失，如图1所示为由栅氧层缺失造成的漏电问题的失效分析。目前，针对此类问题的检测方法非常有限，由于栅氧层很薄，并且透光性非常强，导致其微小的缺失无法被光学系统检测到；而其造成的漏电问题只是众多漏电问题之一，很难通过电性缺陷的检测方式有效甄别此问题，同时电性缺陷的问题通常只有在中段才最灵敏，对问题的澄清需要大量的时间周期，非常不利；或者等到最终的良率失效定位的电性分析才进行检测，这一方法更加耗时耗力。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在及时地、准确地检测栅氧层的缺陷以及因此造成的器件漏电缺陷。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种栅氧层缺陷的检测方法，其包括:在半导体衬底的非功能区上和功能区上同步进行相同的制备工艺，包括在非功能区和功能区同时形成掺杂阱区、栅氧层、以及栅极，所述非功能区中的结构为检测结构，所述功能区中的结构为产品；在形成所述栅极之后，采用电子束缺陷检测仪对所述检测结构进行电子束扫描得到所述检测结构中栅极的电压衬度；将所述扫描得到的所述检测结构中栅极的电压衬度与没有栅氧层缺失的情况下所述检测结构中栅极的电压衬度进行比较，电压衬度发生变化的栅极所对应的栅氧层存在缺失现象。优选地，所述检测结构中的栅极尺寸与所述功能区中的栅极尺寸相匹配；所述检测结构中的离子注入工艺与所述功能区中的离子注入工艺相匹配。优选地，所述电子束扫描在正电势模式下进行；没有栅氧层缺失的栅极的电压衬度为暗的，具有栅氧层缺失的栅极的电压衬度为亮的。优选地，所述电子束扫描的参数包括:着陆能量为900?llOOeV，电流为40?60nA，像素为20?40nm。优选地，所述检测产品为SRAM。优选地，所述非功能区为切割道。优选地，所述半导体衬底为P型半导体衬底，所述掺杂阱区的掺杂类型为P型。优选地，所述半导体衬底为N型硅衬底，所述掺杂阱区的掺杂类型为N型。优选地，所述半导体衬底的材料为娃。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种针对器件漏电缺陷的检测方法，其包括:采用权利要求1所述的检测方法来检测出所述栅氧层的缺陷；根据所述栅氧层的缺陷的检测结果判断出所述栅氧层缺陷导致所述漏电缺陷。本专利技术的栅氧层缺陷检测方法，通过对形成金属硅化物沉积之后的半导体衬底进行电子束缺陷扫描，利用电子束所扫描的栅极的电压衬度变化来检测出栅氧层的缺失，实现了对栅氧层缺陷和器件漏电的迅速准确的评估、和及时监测，为实验设计以及问题解决提供数据依据，大大减少缺陷检测与问题解决的时间周期和成本，克服了现有的发现缺陷问题滞后以及难以检测的问题。【附图说明】图1为本专利技术的一个较佳实施例的栅氧层缺陷的检测方法的流程示意图图2a为本专利技术的一个较佳实施例的没有栅氧层缺失的检测结构的示意图图2b为本专利技术的一个较佳实施例的没有栅氧层缺失的检测结构的示意图图3a为本专利技术的一个较佳实施例中没有栅氧层缺失的栅极所对应的接触孔的电压衬度示意图图3b为本专利技术的一个较佳实施例中检测出的具有栅氧层缺失的栅极所对应的接触孔的电压衬度示意图【具体实施方式】为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。由于超薄栅氧层的透光性非常强，其微小的损失缺陷无法被光学系统检测到，因此，本专利技术提供了栅氧层缺陷检测方法以及基于栅氧层缺陷对器件漏电的失效定位检测方法，可以对超薄栅氧层进行缺陷检测，进而对由于栅氧层损失缺陷造成的器件漏电进行精确失效定位。以下结合附图1?3b和具体实施例对本专利技术的栅氧层缺陷的检测方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。请参阅图1，本实施例的栅氧层缺陷的检测方法，包括:步骤01:在半导体衬底的非功能区上和功能区上同步进行相同的制备工艺；具体的，包括在非功能区和功能区同时形成掺杂阱区、栅氧层、栅极，非功能区中的结构为检测结构，功能区中的结构为产品；检测结构中的栅极尺寸与功能区中的栅极尺寸相匹配，检测结构中的离子注入工艺与功能区中的离子注入工艺相匹配；这里，检测产品为SRAM，非功能区为切割道，请参阅图2a，栅氧层未缺失时检测结构包括:P型半导体衬底00、位于半导体衬底00中的P型阱区01，位于P型阱区01表面的栅氧层02，位于栅氧层02表面的栅极03。栅极的材料为多晶硅，栅氧层的材料为氧化硅，半导体衬底的材料为硅。检测结构和需要检测的产品均为NMOS，检测结构的P型阱离子注入工艺与需要检测的产品的P型阱离子注入工艺相匹配。图2b为栅氧层缺失时的检测结构示意图，包括:P型半导体衬底00’、位于半导体衬底00’中的P型阱区01’，位于P型阱区01’表面的栅氧层02’，位于栅氧层02’表面的栅极03’。相比于图2a，位于其中一个P型阱区01’表面的栅氧层02’缺失，导致栅极03’直接与P型阱区01’相接触。步骤02:在形成栅极之后，采用电子束缺陷检测仪对检测结构进行电子束扫描得到检测结构中栅极的电压衬度；具体的，电子束扫描在正电势模式下进行；没有栅氧层缺失的栅极的电压衬度为暗的，具有栅氧层缺失的栅极的电压衬度为亮的。电子束扫描的参数可以根当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅氧层缺陷的检测方法，其特征在于，包括：在半导体衬底的非功能区上和功能区上同步进行相同的制备工艺，包括在非功能区和功能区同时形成掺杂阱区、栅氧层、以及栅极，所述非功能区中的结构为检测结构，所述功能区中的结构为产品；在形成所述栅极之后，采用电子束缺陷检测仪对所述检测结构进行电子束扫描得到所述检测结构中栅极的电压衬度；将所述扫描得到的所述检测结构中栅极的电压衬度与没有栅氧层缺失的情况下所述检测结构中栅极的电压衬度进行比较，电压衬度发生变化的栅极所对应的栅氧层存在缺失现象。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范荣伟，陈宏璘，龙吟，顾晓芳，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31