CN102569115B - 半导体器件缺陷的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体器件缺陷的检测方法，包括下列步骤：在半导体衬底上形成MOS晶体管，所述MOS晶体管包括栅极、源/漏极；在MOS晶体管的栅极上及源/漏极的半导体衬底上形成金属硅化物层；对金属硅化物层进行检测；如检测出无缺陷，则继续在后续晶圆上进行半导体器件制作，如不符合要求，则调整相应制造设备的参数。本发明避免了在成品后再检测而造成的大批次的晶圆浪费的情况，在降低浪费率的同时也提高了成品率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体检测领域，尤其涉及半导体器件缺陷的检测方法。
背景技术
随着集成电路尺寸的减小，构成电路的器件必须更密集地放置，以适应芯片上可用的有限空间。而随着器件的不断变小，其关键尺寸及膜厚也越来越难控制。因此，在集成电路制造业中对薄膜及器件完整性(GOI)的控制非常重要。
在现有技术中，因产品流片周期较长(一般为45天以上)，如果膜层或器件有缺陷将造成很大的影响。目前在半导体制造业中，有各种各样的检测设备，如SEM(Scan Electron Microscope，扫描电子显微镜)、TEM(TransmissionElectron Microscope，透射电子显微镜)及FIB(Focused Ion Beam，聚焦离子束)等。其中，如TEM是用于检测器件的薄膜的形貌、尺寸及特性的一个重要工具。它的工作原理如日本专利JP2004245841中介绍的：是将需检测的样片以切割、研磨、离子减薄等方式减薄到大约0.2μm，然后放入TEM观测室，以高压加速的电子束照射样片，将样片形貌放大、投影到屏幕上，照相，然后进行分析。TEM的一个突出优点是具有较高的分辨率，可观测极薄薄膜的形貌及尺寸。
现有的检测工艺通常是在晶圆上制作完半导体器件以后，在质量检查阶段或者将成品送于客户时，由质量检测员或客户通过对成品进行电性测试才能确定半导体器件内缺陷的存在与否，例如TEM测试样品的制作通常是在晶圆上制作完所有半导体器件后，然后对隔离结构进行电性测试，如发现有异常的地方，对异常处进行定位，接着进行切削，确定缺陷是否位于定位处以及缺陷的大小。从而导致缺陷不能及时补救，造成成品率下降，浪费过于严重，并且对量产的生产线后续晶圆的生产带来极大的风险。
发明内容
本发明解决的问题是一种半导体器件缺陷的检测方法，防止缺陷不能及时补救，造成成品率下降。
为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件缺陷的检测方法，包括下列步骤：在半导体衬底上形成MOS晶体管，所述MOS晶体管包括栅极、源/漏极；在MOS晶体管的栅极上及源/漏极的半导体衬底上形成金属硅化物层；对金属硅化物层进行检测；如检测出无缺陷，则继续在后续晶圆上进行半导体器件制作，如不符合要求，则调整相应制造设备的参数。
可选的，所述检测设备为电子扫描显微镜。
可选的，所述电子扫描显微镜的电子束能量为5KV～10KV。
可选的，所述金属硅化物层的材料为硅化钴或硅化镍。
可选的，对金属硅化物层进行检测之前还包括：在半导体衬底及金属硅化物层上形成扩散阻挡层。
可选的，所述扩散阻挡层的材料为氮氧化硅。
可选的，对金属硅化物层进行检测之前还包括：在半导体衬底及金属硅化物层上形成层间介质层，所述层间介质层覆盖晶体管。
可选的，所述层间介质层的材料为氧化硅或正硅酸乙酯。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：在形成阻挡层后，就对金属硅化物层进行检测，确定金属硅化物层是否完整，如有缺陷重新调整制造设备的参数。这样最多也就浪费一批次的晶圆就能发现问题所在，而避免了在成品后再检测而造成的大批次的晶圆浪费的情况，在降低浪费率的同时也提高了成品率。
进一步，在制作完阻挡层后就采用电子扫描显微镜对金属硅化物层进行表面形貌的检测，无需再从晶圆上切取样品，避免了对晶圆造成损伤，有效保证了晶圆的完整性，进一步提高了半导体器件的质量。
附图说明
图1是本发明半导体器件缺陷检测的具体实施方式流程图；
图2至图5是本发明对半导体器件缺陷进行检测的实施例示意图；
图6和图7是本发明对半导体器件缺陷进行检测时半导体器件有缺陷的示意图。
具体实施方式
发明人现有的检测工艺通常是在晶圆上制作完半导体器件以后，在质量检查阶段或者将成品送于客户时，由质量检测员或客户通过对成品进行电性测试才能确定半导体器件内缺陷的存在与否，例如TEM测试样品的制作通常是在晶圆上制作完所有半导体器件后，然后对隔离结构进行电性测试，如发现有异常的地方，对异常处进行定位，接着进行切削，确定缺陷是否位于定位处以及缺陷的大小。从而导致缺陷不能及时补救，造成成品率下降，浪费过于严重，并且对量产的生产线后续晶圆的生产带来极大的风险。
因此，发明人经过研究发现如果在生产线上进行半导体器件制作时；在做完一层膜层或多层膜层后，就进行检测，以确定薄膜是否完整；如不完整就对相应可能造成该半导体器件缺陷的设备参数进行调整；进而在下一批次的晶圆上进行半导体器件的制作时，就不会产生缺陷，成品率提高。如有缺陷重新调整制造设备的参数。这样最多也就浪费一批次的晶圆就能发现问题所在，而避免了在成品后再检测而造成的大批次的晶圆浪费的情况，在降低浪费率的同时也提高了成品率。
如图1所示，本发明的半导体器件缺陷的检测方法，包括：执行步骤S11，在半导体衬底上形成MOS晶体管，所述MOS晶体管包括栅极、源/漏极；执行步骤S12，在MOS晶体管的栅极上及源/漏极的半导体衬底上形成金属硅化物层；执行步骤S13，对金属硅化物层进行检测；执行步骤S14，判断金属硅化物层是否完整？执行步骤S15，如检测出无缺陷，则继续在后续晶圆上进行半导体器件制作；执行步骤S16，如有缺陷，则调整相应制造设备的参数。
下面以形成MOS晶体管后进行金属硅化物层的检测为例对半导体器件缺陷的检测进行详述。
图2至图5是本发明对半导体器件完整性进行检测的实施例示意图。如图2所示，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100可以为硅或者绝缘体上硅(SOI)。
在半导体衬底100上依次形成栅介质层102与栅极104，所述栅介质层102与栅极104构成栅极结构。具体形成工艺为：在半导体衬底100上形成栅介质层102；接着在栅介质层102上形成多晶硅层；在多晶硅层上形成光刻胶层，定义栅极图案；以光刻胶层为掩膜，刻蚀多晶硅层及栅介质层102至露出半导体衬底，形成栅极104；灰化去除光刻胶层。
本实施例中，所述栅介质层102的材料为氧化硅，形成工艺为热氧化法；所述栅极104的材料为多晶硅，可采用化学气相沉积法形成。
继续参照图2，在栅极结构两侧的半导体衬底100上形成侧墙108，具体为：先于半导体衬底100上形成包围栅极结构的侧墙层，接着采用回蚀法刻蚀侧墙层，在栅极结构两侧保留侧墙层。
再参考图2，采用离子注入工艺在栅极结构及侧墙108两侧的半导体衬底100内形成源/漏极106。最后，对半导体衬底100进行退火处理，使注入的离子扩散均匀。
除本实施例外，在形成侧墙108前还可在半导体衬底100内形成深度比源/漏极106浅的源/漏极延伸区。
如图3所示，采用自对准工艺在源/漏极106的半导体衬底100上及栅极104上形成金属硅化物层110。具体流程如下：采用化学气相沉积法或物理气相沉积法在半导体衬底100、侧墙108及栅极104上形成金属层；接着进行退火工艺，使金属层与栅极104中的硅离子及源/漏极106中的硅离子反应，生成金属硅化物层110；去除未反映部分(如侧墙108上)的金属层。
本实施例中，所述金属硅化物层110的材料为硅化钴或硅化镍等。
在形成完金属硅化物层110后，就可用电子扫描显微镜在电子束能量为5KV时扫描金属硅化物层110的形貌，观察该膜层是否存在缺陷；如果观察到该膜层不完整，则可推测出可能由于在沉积形成金属层的过程中设备不稳定而导致的，重新对沉积设备的参数进行调整。
但是由于金属硅化物层110会对检测设备造成重金属污染，因此在形成金属硅化物层100最好不要直接进行测试。而应该如图4所示，用化学气相沉积法在半导体衬底100、金属硅化物层110及侧墙108上形成扩散阻挡层111。
本实施例中，所述扩散阻挡层111的材料为氮氧化硅，防止金属硅化物层110中的金属离子扩散至后续层间介质层中。
在本实施例中，可在形成完扩散阻挡层111后，用电子扫描显微镜在电子束能量为6KV～7KV时扫描金属硅化物层110的形貌，观察该膜层是否存在缺陷；如果观察到该膜层不完整，则可推测出可能由于在沉积形成金属层的过程中设备不稳定而导致的，重新对沉积设备的参数进行调整。由于扩散阻挡层111的存在，在检测过程中有效防止了重金属对检测设备的污染；另外，由于金属硅化物层110上形成了扩散阻挡层111，在检测时就相应增加电子束的能量，以便能扫描到金属硅化物层110的表面情况。
如图5所示，在扩散阻挡层111上形成层间介质层112，所述层间介质层112覆盖晶体管。
本实施例中，所述层间介质层112的材料为含硅的氧化物，例如氧化硅或正硅酸乙酯等。形成所述层间介质层112的方法可以是化学气相沉积法或低压化学气相沉积法等。
在本实施例中，可在形成完层间介质层112后，用电子扫描显微镜在电子束能量为9KV～10KV时扫描金属硅化物层110的形貌，观察该膜层是否存在缺陷；如果观察到该膜层不完整，则可推测出可能由于在沉积形成金属层的过程中设备不稳定而导致的，重新对沉积设备的参数进行调整。由于层间介质层112的厚度较厚，在检测时电子束的能量需要增加一定量，方可扫描到金属硅化物层110的表面情况。
图6和图7是本发明对半导体器件缺陷进行检测时半导体器件有缺陷的示意图。在形成金属硅化物层、扩散阻挡层或层间介质层后，在不同情况下用电子扫描显微镜采用不同的电子能量对金属硅化物层进行扫描，可以观察到如图7的椭圆中所示出的在栅极上可能没有金属硅化物层形成的情况；而如果是源/漏极上的金属硅化物层形成有缺陷，可能会产生一种如图6的椭圆中所示出的在源/漏极的半导体衬底上可能没有金属硅化物层形成的情况。针对这一情况，确定形成金属硅化物层的产生了问题，则需要对沉积金属层的设备的参数进行调整。经过及时调整后，再对下一批次的晶圆进行制作半导体器件，则不会再产生金属硅化物层有缺陷的情况，提高了成品率。
上述实例，于制作半导体器件过程中，在线对形成的半导体器件中膜层进行检测，确定所测膜层是否完整；如没有缺陷，则继续后续的工艺；如膜层不完整重新调整制造设备的参数。这样最多也就浪费一批次的晶圆就能发现问题所在，而避免了在成品后再检测而造成的大批次的晶圆浪费的情况，在降低浪费率的同时也提高了成品率。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (7)
1.一种半导体器件缺陷的检测方法，其特征在于，包括下列步骤：
在半导体衬底上形成MOS晶体管，所述MOS晶体管包括栅极、源/漏极；
在MOS晶体管的栅极上及源/漏极的半导体衬底上形成金属硅化物层；
对金属硅化物层进行检测，所述对金属硅化物的检测中，所使用的检测设备为电子扫描显微镜，该检测是用所述电子扫描显微镜扫描金属硅化物的形貌，观察该金属硅化物层是否存在缺陷；
如检测出无缺陷，则继续在后续晶圆上进行半导体器件制作，如不符合要求，则调整相应制造设备的参数。
2.根据权利要求1所述半导体器件缺陷的检测方法，其特征在于，所述电子扫描显微镜的电子束能量为5KV～10KV。
3.根据权利要求1所述半导体器件缺陷的检测方法，其特征在于，所述金属硅化物层的材料为硅化钴或硅化镍。
4.根据权利要求1所述半导体器件缺陷的检测方法，其特征在于，对金属硅化物层进行检测之前还包括：在半导体衬底及金属硅化物层上形成扩散阻挡层。
5.根据权利要求4所述半导体器件缺陷的检测方法，其特征在于，所述扩散阻挡层的材料为氮氧化硅。
6.根据权利要求1所述半导体器件缺陷的检测方法，其特征在于，对金属硅化物层进行检测之前还包括：在半导体衬底及金属硅化物层上形成层间介质层，所述层间介质层覆盖MOS晶体管。
7.根据权利要求6所述半导体器件缺陷的检测方法，其特征在于，所述层间介质层的材料为氧化硅或正硅酸乙酯。
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