CN103346104B - 一种芯片缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种芯片缺陷检测方法，方法包括以下步骤：提供一表面制备有多个相同芯片的晶圆，且该多个相同芯片在所述晶圆上呈矩阵式排列；选定一待测芯片，并根据该待测芯片选择至少两个对比芯片，由所述待测芯片和全部的所述对比芯片构成的一芯片组，该芯片组中的芯片均等间距的分布于同一直线上；获取所述待检测芯片和所述对比芯片的数据图像；将每个所述对比芯片的数据图像分别与所述待测芯片的数据图像进行一一对比后，若发现异常，则该待测芯片具有缺陷；其中，所述芯片组中相邻的芯片之间的间距值为N，且N为正整数。

Description

一种芯片缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及一种半导体芯片制造过程中的检测方法，尤其涉及一种芯片缺陷检测方法。

背景技术

近年来，随着半导体集成电路的迅速发展，集成电路器件的性能也在快速提升，随着集成电路器件性能的提升，其制造的过程也变得越发复杂，目前先进的集成电路制造工艺一般都包含几百个工艺步骤，因此，其中的一个步骤出现问题就会引起整个半导体集成电路芯片的问题，其表现为半导体集成电路的性能未能达到设计要求，严重的还可能导致整个芯片的失效。

所以，在半导体集成电路的制造过程中，对产品制造工艺中存在的问题进行及时地发现就显得尤为重要，基于上述考量，业界一般都采用配置有高灵敏度的光学检测设备对产品进行实时地缺陷检测。

根据附图1所示，该光学检测设备对产品进行缺陷检测的原理如下：

首先，通过光学显微镜获取被检测产品的光学图像；

然后，对获取的光学图像进行转化，使其成为由不同亮暗灰阶表示的数据图像；

接着，通过产品上相邻芯片的数据图像进行前后对比，具体为比对芯片1和芯片2的数据图像，确定芯片1的数据图像和芯片2的数据图像之间信号存在差异的位置Ⅰ，再比对芯片2和芯片3的数据图像，确定芯片2的数据图像和芯片3的数据图像之间信号存在差异的为位置Ⅱ，若差异位置Ⅰ和差异位置Ⅱ相同，则确定芯片2上具有缺陷，并且该缺陷是位于差异位置Ⅰ（即差异位置Ⅱ）处的。

可见，目前现有技术中采用的对集成电路产品进行缺陷检测的方法是通过产品中相邻的芯片之间的差异性，从而确定整个产片中缺陷存在位置的。但是该方法在当下电路集成度非常高的产品中并不能十分有效地将集成电路上的缺陷完全检测出来，其检出率较差。之所以会形成该低检出率，是因为在高集成度的集成电路产品中，电路图形的细微差异可能导致芯片性能的完全不同，但是从制造的角度上看，由于产品中相邻芯片在制造过程中的工艺条件十分相似，从而导致在相邻芯片上的电路图形可能都很近似，但是从整个硅片的范围内看还是存在比较大的差异，因此，在连续的比对运算中很难将整个硅片范围内的所有存在细微差异的点都检测出来。

中国专利（公开号：CN103018260A）公开了一种缺陷检测方法，包括步骤：提供母本衬底一目标单元片上多个区域的区域母本阈值；提供待检衬底，选定所述待检衬底上一待检单元片和相邻单元片；将所述待检单元片和相邻单元片划分为多个区域，并获取所述待检单元片上每个区域的区域待检像素和相邻单元片上的每个区域的区域参考像素；根据所述区域待检像素和区域参考像素，计算待检单元片和相邻单元片上每个区域的区域待检值和区域参考值，获得所述区域待检值和区域参考值的之间的差值并以之作为区域差值，所述区域差值为绝对值；比较所述区域差值与所述母本阈值的大小，当所述区域差值大于区域母本阈值时，判定有缺陷的存在。该专利中公开的缺陷检测方法需要提供一个母本衬底，并以母本衬底为基础对待检衬底进行检测，该方法的实施需要依赖一个额外附加的母本衬底，该母本衬底如出现损坏等情况时，便会对缺陷检测的精确度造成影响；并且，其是将相邻单元片划分为多个区域，通过区域为单元来进行缺陷的检测，因此，该检测方法仅能粗略的检测集成电路产品中的缺陷，并不能够精确的进行缺陷检测。

可见，在现有的缺陷检测方法中并尚不存在一种可行性高并且检测精确度高的检测方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种芯片缺陷检测方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种芯片缺陷检测方法，所述方法包括以下步骤：

提供一表面制备有多个相同芯片的晶圆，且该多个相同芯片在所述晶圆上呈矩阵式排列；

选定一待测芯片，并根据该待测芯片选择至少两个对比芯片，由所述待测芯片和全部的所述对比芯片构成的一芯片组，该芯片组中的芯片均等间距的分布于同一直线上；

获取所述待检测芯片和所述对比芯片的数据图像；

将每个所述对比芯片的数据图像分别与所述待测芯片的数据图像进行一一对比后，若发现异常，则该待测芯片具有缺陷；

其中，所述芯片组中相邻的芯片之间的间距值为N，且N为正整数。

所述间距值为所述芯片组中同列或同行中相邻的芯片之间相隔芯片的数量。

所述的芯片缺陷检测方法，根据所述待检芯片的制造工艺确定所述间距值的大小。

所述的芯片缺陷检测方法，所述待测芯片的数据图像和所述至少两个对比芯片的数据图像进行依次比对后，至少得到第一对比图像和第二对比图像；

当所述待测芯片的数据图像与所述两个对比芯片的数据图像不同，且所述第一对比图像与所述第二对比图像相同时，所述待测芯片具有缺陷。

所述的芯片缺陷检测方法，所述待测芯片的缺陷位置为所述待测芯片的数据图像和所述对比芯片的数据图像中存在差异的位置。

所述的芯片缺陷检测方法，所述芯片组中的芯片分布于与所述晶圆的对准标记的开口方向平行的直线上。

所述的芯片缺陷检测方法，所述芯片组中的芯片分布于与所述晶圆的对准标记的开口方向垂直的直线上。

所述的芯片缺陷检测方法，所述间距值小于1001。

所述的芯片缺陷检测方法，通过设置有高灵敏度的光学检测设备对所述晶圆进行扫描，以获得晶圆上芯片的光学图像；

将所述光学图像进行转化后形成所述数据图像。

所述的芯片缺陷检测方法，所述数据图像通过不同亮暗灰阶表示。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明通过将传统的芯片缺陷检测方法中的比对芯片之间的间隔进行灵活拉长，以避免在检测时因相邻芯片间过于相似而导致芯片缺陷难以检测的不足，大大提高了晶圆缺陷检测的成功率，从而能够较为准确地反应被检测晶圆的缺陷真实情况。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1是现有技术中的芯片缺陷检测方法示意图；

图2是本发明实施例1中的表面具有呈矩阵形式排列的芯片的晶圆示意图；

图3A是本发明实施例1的晶圆中第4行第1位置的芯片及其对应的数据图像的示意图；

图3B是本发明实施例1的晶圆中第4行第4位置的芯片及其对应的数据图像的示意图；

图3C是本发明实施例1的晶圆中第4行第7位置的芯片及其对应的数据图像的示意图；

图4是本发明实施例2中的表面具有呈矩阵形式排列的芯片的晶圆示意图；

图5A是本发明实施例2中的晶圆中第4行第1位置的芯片及其对应的数据图像的示意图；

图5B是本发明实施例2中的晶圆中第4行第4位置的芯片及其对应的数据图像的示意图；

图5C是本发明实施例2中的晶圆中第4行第7位置的芯片及其对应的数据图像的示意图；

具体实施方式

本发明提供一种芯片缺陷检测方法，应用于半导体器件制造工艺中的检测过程中。本发明可用于技术节点为大于等于130nm、90nm、65/55nm、45/40nm、32/28nm和小于等于22nm等的工艺中；本发明可用于Logic、Memory、RF、HV、Analog/Power、MEMS、CIS、Flash、eFlash、Package等技术平台中。

本发明旨在提供一种芯片缺陷检测方法，尤其适用于先进集成电路的缺陷检测。

本发明的中心思想是通过将传统的芯片缺陷检测方法中的比对芯片之间的间隔拉长，从而放大比对芯片上特定位置的电路图形差异，进而提高晶圆缺陷位置的检出率，保证了被检半导体器件的良率。

本发明方法包括：

首先，对表面制备有多个相同芯片的晶圆的位置进行固定，其中该多个相同芯片呈矩阵式排列，待晶圆位置固定完成之后，选取一个方向对晶圆进行逐行扫描，其中采用光学检测设备进行该逐行扫描，可优选采用具有高灵敏度的光学检测设备，通过对晶圆进行逐行扫描，以获取整个待测晶圆内所有芯片的光学图像。

然后，将得到的光学图像转化为由不同亮暗灰阶表示的数据图像，以用于后续的检测比对过程中。

选取一需要进行缺陷测试的待测芯片，并选取至少两个对比芯片共同构成一个芯片组，在该芯片组中的芯片均分布于同一直线上，且在芯片组中的芯片呈等间距分布。其中，同一直线具体指的是与晶圆的对准标记开口方向平行或者垂直的直线。

在通过扫描获得的芯片的数据图像中获取待测芯片和对比芯片的数据图像，将待测芯片的数据图像和至少两个对比芯片的数据图像分别依次进行对比后，至少得到第一对比图像和第二对比图像。

当待测芯片的数据图像和两个对比芯片的数据图像均不相同，且该第一对比图像与该第二对比图像相同时，判断待测芯片存在缺陷，且该缺陷的位置位于待测芯片的数据图像与对比芯片的数据图像的差异位置处。

上述提到的芯片组中相邻芯片之间的间距值为N，且N为正整数，N的优选值为1～1000（如1、500、1000等），该间距值反映了芯片组中相邻芯片之间所间隔的芯片数量。

按照上述的方法可完成整个晶圆范围内的所有芯片的缺陷检测，并且可以同时获取多个芯片组中芯片的数据图像，从而进行同时地对比检测。

下面结合附图和具体实施例对本发明方法进行详细说明。

实施例1

首先，对表面制备有多个相同芯片的晶圆的位置进行固定，其中该多个相同芯片呈矩阵式排列，待晶圆位置固定完成之后，选取一个方向对晶圆进行逐行扫描，其中采用光学检测设备进行该逐行扫描，可优选采用具有高灵敏度的光学检测设备，通过对晶圆进行逐行扫描，以获取整个待测晶圆内所有芯片的光学图像。

然后，将得到的光学图像转化为由不同亮暗灰阶表示的数据图像，以用于后续的检测比对过程中。

如图2所示，在整个晶圆中选取从晶圆顶端开始的第4行第4列的芯片作为待测芯片4，并根据该待测芯片的制造工艺情况选择合适的间距值，在本实施例中将间距值设置为2，通过该间距值选取与该待测芯片间距相等的两个比对芯片共同构成一芯片组，该芯片组中的两个对比芯片与待测芯片需在同一直线上，具体的可以是对比芯片和待测芯片在同一行或者同一列中，在本实施例中以两个对比芯片和待测芯片在同一行中为例进行说明。

然后获得该芯片组中的待测芯片和两个对比芯片的数据图像，如图3A～3C所示，并将对比芯片1的数据图像和待测芯片4的数据图像进行对比，通过图3A和3B可知，对比芯片1的数据图像和待测芯片4的数据图像之间存在差异；继续将对比芯片7的数据图像和待测芯片4的数据图像进行对比，同样通过图3B和3C可知，对比芯片7的数据图像和待测芯片4的数据图像之间存在差异；并且，继续对比两处差异可以发现，该两处差异相同，因此可以确定待测芯片上存在着缺陷，并且该缺陷所在的位置与两处差异的位置相同。

本实施例中的方法可用于晶圆中的大部分芯片的缺陷检测中，该大部分芯片为不位于晶圆边缘位置处的芯片。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于，当待测芯片选取如图4中所示的，位于晶圆中的边缘位置（如第4行第1列）时，此时，由于待测芯片位于第4行中的第一个位置，同时也是第1列的第一个位置，这时，无论间距值设置为何值时，待测芯片无论在行或者列中都不能同时找到两个与该待测芯片间距相等的对比芯片，因此，在本实施例中主要解决对这一类芯片的检测问题。

和实施例1相同，首先，对表面制备有多个相同芯片的晶圆的位置进行固定，其中该多个相同芯片呈矩阵式排列，待晶圆位置固定完成之后，选取一个方向对晶圆进行逐行扫描，其中采用光学检测设备进行该逐行扫描，可优选采用具有高灵敏度的光学检测设备，通过对晶圆进行逐行扫描，以获取整个待测晶圆内所有芯片的光学图像。

然后，将得到的光学图像转化为由不同亮暗灰阶表示的数据图像，以用于后续的检测比对过程中。

如图4所示，在整个晶圆中选取从晶圆顶端开始的第4行第1列的芯片作为待测芯片1’，并根据该待测芯片的制造工艺情况选择合适的间距值，在本实施例中将间距值设置为2，通过该间距值在待测芯片1’的同一行或者同一列中先选取一个对比芯片4’，然后以该对比芯片4’为基准，在该对比芯片4’与待测芯片所构成的行或者列中继续以相同的间隔选取第二个对比芯片7’。该待测芯片和选取的两个对比芯片构成一芯片组，并且，该芯片组中的两个对比芯片与待测芯片在同一直线上，具体的可以是对比芯片和待测芯片在同一行或者同一列中，在本实施例中以两个对比芯片和待测芯片在同一行中为例进行说明。

然后，获得该芯片组中的待测芯片和两个对比芯片的数据图像，如图5A～5C所示，并将对比芯片4’的数据图像和待测芯片的数据图像进行对比，通过图5A和图5B可知，对比芯片4’的数据图像和待测芯片的数据图像之间存在差异；继续将对比芯片7’的数据图像和待测芯片的数据图像进行对比，同样通过图5B和图5C可知，对比芯片7’的数据图像和待测芯片的数据图像之间存在差异；并且，继续对比两处差异可以发现，该两处差异相同，因此可以确定待测芯片上存在着缺陷，并且该缺陷所在的位置与两处差异的位置相同。

本实施例中的方法可适用于晶圆中的位于晶圆边缘位置处的小部分的芯片的缺陷检测中。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (9)

1.一种芯片缺陷检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供一表面制备有多个相同芯片的晶圆，且该多个相同芯片在所述晶圆上呈矩阵式排列；

选定一待测芯片，并根据该待测芯片选择至少两个对比芯片，由所述待测芯片和全部的所述对比芯片构成的一芯片组，该芯片组中的芯片均等间距的分布于同一直线上；

获取所述待检测芯片和所述对比芯片的数据图像；

将每个所述对比芯片的数据图像分别与所述待测芯片的数据图像进行一一对比后，若发现异常，则该待测芯片具有缺陷；

其中，所述芯片组中相邻的芯片之间的间距值为N，且N为正整数，所述间距值为所述芯片组中同列或同行中相邻的芯片之间相隔芯片的数量。

2.如权利要求1所述的芯片缺陷检测方法，其特征在于，根据所述待检芯片的制造工艺确定所述间距值的大小。

3.如权利要求1所述的芯片缺陷检测方法，其特征在于，所述待测芯片的数据图像和所述至少两个对比芯片的数据图像进行依次比对后，至少得到第一对比图像和第二对比图像；

当所述待测芯片的数据图像与所述两个对比芯片的数据图像不同，且所述第一对比图像与所述第二对比图像相同时，所述待测芯片具有缺陷。

4.如权利要求3所述的芯片缺陷检测方法，其特征在于，所述待测芯片的缺陷位置为所述待测芯片的数据图像和所述对比芯片的数据图像中存在差异的位置。

5.如权利要求1所述的芯片缺陷检测方法，其特征在于，所述芯片组中的芯片分布于与所述晶圆的对准标记的开口方向平行的直线上。

6.如权利要求1所述的芯片缺陷检测方法，其特征在于，所述芯片组中的芯片分布于与所述晶圆的对准标记的开口方向垂直的直线上。

7.如权利要求1所述的芯片缺陷检测方法，其特征在于，所述间距值小于1001。

8.如权利要求1所述的芯片缺陷检测方法，其特征在于，通过设置有高灵敏度的光学检测设备对所述晶圆进行扫描，以获得晶圆上芯片的光学图像；

将所述光学图像进行转化后形成所述数据图像。

9.如权利要求8所述的芯片缺陷检测方法，其特征在于，所述数据图像通过不同亮暗灰阶表示。