CN106935528A - 一种半导体元器件的缺陷检测方法 - Google Patents

一种半导体元器件的缺陷检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种半导体元器件的缺陷检测方法，包括以下步骤：提供待检测半导体，并确定待检测缺陷及缺陷分布状况；对半导体进行检测区域的划分；对检测区域设置检测参数；采集半导体缺陷上的斑点；采集检测区域内的图像信息导入至工作台视窗系统，形成工作台视窗图像；通过图像边缘反差化工艺对半导体的斑点图像和工作台视窗图像进行处理；将边缘反差化斑点图像和边缘反差化工作台视窗图像进行匹配，进而确定缺陷位置以及缺陷周边的结构样貌；将缺陷周围的结构样貌信息导入扫描电子显微镜下得到缺陷的准确位置。本发明采用该种方法对半导体的缺陷进行检测，具有检测速度快、准确性高、全面性及合格率高的特点，大大降低了人员的劳动力和成本。

Description

一种半导体元器件的缺陷检测方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及到一种半导体元器件的缺陷检测方法。
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，因此，半导体产品在制作的尺寸也越来越小，半导体在缺陷检测的过程中存在检测困难的问题，导致半导体产品的合格率降低。
目前半导体检测的过程中存在检测的完整性较差，导致划分检测的区域间的缺陷存在漏检的问题，在半导体缺陷扫描后的扫描电子显微镜目检过程中，经常会出现半导体缺陷无法找到的现象。其原因主要来自，第一、前层缺陷，扫描电子显微镜无法将其可视化；第二、扫描机台程式不够优化，造成噪声过高；第三、扫描电子显微镜机台定位半导体缺陷的时候和扫描机台存在一定的偏差，造成真实的半导体缺陷无法被目检。
显然地，因以上因素导致的半导体缺陷无法被目检的缺陷可以通过光学显微镜目检和扫描程式优化以解决。而因为扫描电子显微镜机台定位定位半导体缺陷的时候与扫描机台存在一定偏差所导致的半导体缺陷无法被目检的缺陷，目前检测主要依靠人工检测，人工检测的过程中由于经验缺乏或缺陷不易被察觉等因素造成缺陷未能被检测出来，从而使得半导体的合格率较低。
对于未检测出缺陷的产品混入合格的产品内，导致无法及时对缺陷进行补救，造成成品的合格率下降，大大浪费人力物力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体元器件的缺陷检测方法，解决了人工检测半导体缺陷的过程中存在检测速度慢、准确性低以及成本高的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种半导体元器件的缺陷检测方法，包括以下步骤：
S1：提供待检测半导体，并确定待检测半导体上的待检测缺陷；
S2：确定待检测缺陷在待检测半导体上的分布状况；
S3：在待检测半导体上至少包括一个检测区域；
S4：分别对检测区域设置检测参数；
S5：采用扫描机台对半导体缺陷上的斑点进行采集，采集的斑点图像信息是半导体组成的整体图像信息；
S6：将一检测区域的图像信息导入至工作台视窗系统，并由工作台视窗系统呈现出邻近结构性光罩的叠层图，以形成工作台视窗图像；
S7：通过图像边缘反差化工艺对半导体的斑点图像和工作台视窗图像进行处理，以获得边缘反差化斑点图像和边缘反差化工作台视窗图像；
S8：将边缘反差化斑点图像和边缘反差化工作台视窗图像进行匹配，进而在不同区域内找到缺陷位置以及对缺陷周边的结构样貌进行确定；
S9：将缺陷周围的结构样貌信息导入扫描电子显微镜下，扫描电子显微镜将其拍摄的半导体缺陷图像和通过导入的周边结构样貌之信息进行匹配，获得匹配系数越高，则扫描的缺陷位置越准确；
S10：依次将其他检测区域的图像信息导入工作台视窗系统，以形成相应的工作台视窗图像，并重复步骤S7～S9，直至得到其他检测区域内的缺陷位置。
进一步地，所述步骤S3中的检测区域分别定义为第一检测区域、第二检测区域和第三检测区域，且第一检测区域、第二检测区域和第三检测区域分别位于待检测的缺陷分布范围内。
进一步地，所述第一检测区域被第二检测区域包围，所述第二检测区域被第三检测区域包围，所述第一检测区域与第二检测区域间存在第一重叠区域，所述第二检测区域与第三检测区域间存在第二重叠区域。
进一步地，所述第一检测区域、第二检测区域和第三检测区域分别设置第一检测参数、第二检测参数和第三检测参数。
进一步地，所述图像边缘反差化工艺的过程包括：步骤一、从第一色阶中获得第一色阶值，所述第一色阶值包括相邻的16个第一单元像素；步骤二、将所述各第一单元像素的色阶值进行比较，若所述第一中心像素与周围各第一单元像素之间的色阶值大于30，则第一中心像素呈黑色显示。
进一步地，所述图像边缘反差化工艺的过程还包括：步骤一、从第二色阶中获得第二色阶值，所述第二色阶值包括相邻的16个第二单元像素；步骤二、将所述各第二单元像素的色阶值进行比较，若第二中心像素与周围各第二单元像素之间的色阶值小于30，则第二中心像素呈白色显示。
本发明的有益效果：
本发明通过对半导体进行区域划分，便于对各区域的缺陷进行检测，且划分的区域之间存在重叠检测的部分，可大大提高缺陷检测的完整性，避免缺陷漏检的问题；通过斑点图像和工作台视窗图像进行匹配，并在扫描电子显微镜的作用下，可准确、快速的检测出缺陷的位置，避免人工检测的过程中因经验缺乏、缺陷小等原因造成缺陷漏检，大大提高半导体产品的良率、稳定性及检测速度，同时降低人员的劳动力和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种半导体元器件的缺陷检测方法示意图；
图2为本发明的检测区域划分示意图；
图3为本发明中图像边缘反差化工艺的黑色显示原理图；
图4为本发明中图像边缘反差化工艺的白色显示原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种半导体元器件的缺陷检测方法，包括以下步骤：
S1：提供待检测半导体，并确定待检测半导体上的待检测缺陷；
S2：确定待检测缺陷在待检测半导体上的分布状况；
S3：在待检测半导体上至少包括一个检测区域，并将检测区域分别定义为第一检测区域101、第二检测区域102和第三检测区域103，且第一检测区域101、第二检测区域102和第三检测区域103分别位于待检测的缺陷分布范围内；
S4：分别对第一检测区域101、第二检测区域102和第三检测区域103设置第一检测参数、第二检测参数和第三检测参数；
S5：采用扫描机台对半导体缺陷上的斑点进行采集，采集的斑点图像信息是半导体组成的整体图像信息；
S6：将第一检测区域101的图像信息导入至工作台视窗系统，并由工作台视窗系统呈现出邻近结构性光罩的叠层图，以形成工作台视窗图像；
S7：通过图像边缘反差化工艺对半导体的斑点图像和工作台视窗图像进行处理，以获得边缘反差化斑点图像和边缘反差化工作台视窗图像；
S8：将边缘反差化斑点图像和边缘反差化工作台视窗图像进行匹配，进而在不同区域内找到缺陷位置以及对缺陷周边的结构样貌进行确定；
S9：将缺陷周围的结构样貌信息导入扫描电子显微镜下，扫描电子显微镜将其拍摄的半导体缺陷图像和通过导入的周边结构样貌之信息进行匹配，获得匹配系数越高，则扫描的缺陷位置越准确；
S10：依次将第二检测区域102和第三检测区域103的图像信息导入工作台视窗系统，以形成相应的工作台视窗图像，并重复步骤S7～S9，直至得到第二检测区域102和第三检测区域103内的缺陷位置。
本实施例中半导体上区域的划分包括第一检测区域101、第二检测区域102和第三检测区域103，如图2所示，第一检测区域101被第二检测区域102包围，第二检测区域102被第三检测区域103包围，第一检测区域101为圆形或椭圆形区域，第二检测区域102为圆环形区域，且第一检测区域101与第二检测区域102间存在第一重叠区域111，第二检测区域102与第三检测区域103间存在第二重叠区域121，通过重叠区域的设计，可提高缺陷检测的准确性，同时可避免缺陷横跨第一检测区域101和第二检测区域102或缺陷横跨第二检测区域102和第三检测区域103，导致半导体上缺陷检测的完整性差。
如图3、4所示，本实施例中图像边缘反差化工艺的过程包括，步骤一、从第一色阶11中获得第一色阶值22，其中第一色阶值22包括相邻的16个第一单元像素201；步骤二、将各第一单元像素201的色阶值进行比较，若所述第一中心像素202与周围各第一单元像素201之间的色阶值大于30，则第一中心像素202呈黑色显示；相应地，步骤一、从第二色阶33中获得第二色阶值44，所述第二色阶值44包括相邻的16个第二单元像素401；步骤二，将各第二单元像素401的色阶值进行比较，若第二中心像素402与周围各第二单元像素401之间的色阶值小于30，则第二中心像素402呈白色显示，其中，图像边缘反差化工艺的主要作用是加强半导体结构显示，抑制噪声。
本发明半导体缺陷检测的方法，首先通过对半导体进行检测区域的划分，通过对各划分的区域进行缺陷分布检测，提高检测的准确性和全面性。接着通过图像边缘反差化工艺对斑点图像和工作台视窗图像进行匹配，协助扫描电子显微镜准确定位半导体缺陷，而无需人工手动调整偏差，便可准确、快捷的对半导体缺陷进行定位；另一方面，半导体缺陷位置的检测的方法避免人工检测中因经验缺乏或缺陷不易被察觉等因素造成缺陷未能被检测出来，从而使得半导体的合格率较低。
本发明通过对半导体进行区域划分，便于对各区域的缺陷进行检测，且划分的区域之间存在重叠检测的部分，可大大提高缺陷检测的完整性，避免缺陷漏检的问题；通过斑点图像和工作台视窗图像进行匹配，并在扫描电子显微镜的作用下，可准确、快速的检测出缺陷的位置，避免人工检测的过程中因经验缺乏、缺陷小等原因造成缺陷漏检，大大提高半导体产品的良率、稳定性及检测速度，同时降低人员的劳动力和成本。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种半导体元器件的缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：提供待检测半导体，并确定待检测半导体上的待检测缺陷；
S2：确定待检测缺陷在待检测半导体上的分布状况；
S3：在待检测半导体上至少包括一个检测区域；
S4：分别对检测区域设置检测参数；
S5：采用扫描机台对半导体缺陷上的斑点进行采集，采集的斑点图像信息是半导体组成的整体图像信息；
S6：将一检测区域的图像信息导入至工作台视窗系统，并由工作台视窗系统呈现出邻近结构性光罩的叠层图，以形成工作台视窗图像；
S7：通过图像边缘反差化工艺对半导体的斑点图像和工作台视窗图像进行处理，以获得边缘反差化斑点图像和边缘反差化工作台视窗图像；
S8：将边缘反差化斑点图像和边缘反差化工作台视窗图像进行匹配，进而在不同区域内找到缺陷位置以及对缺陷周边的结构样貌进行确定；
S9：将缺陷周围的结构样貌信息导入扫描电子显微镜下，扫描电子显微镜将其拍摄的半导体缺陷图像和通过导入的周边结构样貌之信息进行匹配，获得匹配系数越高，则扫描的缺陷位置越准确；
S10：依次将其他检测区域的图像信息导入工作台视窗系统，以形成相应的工作台视窗图像，并重复步骤S7～S9，直至得到其他检测区域内的缺陷位置。
2.根据权利要求1所述的一种半导体元器件的缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤S3中的检测区域分别定义为第一检测区域(101)、第二检测区域(102)和第三检测区域(103)，且第一检测区域(101)、第二检测区域(102)和第三检测区域(103)分别位于待检测的缺陷分布范围内。
3.根据权利要求2所述的一种半导体元器件的缺陷检测方法，其特征在于：所述第一检测区域(101)被第二检测区域(102)包围，所述第二检测区域(102)被第三检测区域(103)包围，所述第一检测区域(101)与第二检测区域(102)间存在第一重叠区域(111)，所述第二检测区域(102)与第三检测区域(103)间存在第二重叠区域(121)。
4.根据权利要求2所述的一种半导体元器件的缺陷检测方法，其特征在于：所述第一检测区域(101)、第二检测区域(102)和第三检测区域(103)分别设置第一检测参数、第二检测参数和第三检测参数。
5.根据权利要求1所述的一种半导体元器件的缺陷检测方法，其特征在于：所述图像边缘反差化工艺的过程包括：步骤一、从第一色阶(11)中获得第一色阶值(22)，所述第一色阶值(22)包括相邻的16个第一单元像素(201)；步骤二、将所述各第一单元像素(201)的色阶值进行比较，若所述第一中心像素(202)与周围各第一单元像素(201)之间的色阶值大于30，则第一中心像素(202)呈黑色显示。
6.根据权利要求5所述的一种半导体元器件的缺陷检测方法，其特征在于：所述图像边缘反差化工艺的过程还包括：步骤一、从第二色阶(33)中获得第二色阶值(44)，所述第二色阶值(44)包括相邻的16个第二单元像素(401)；步骤二、将所述各第二单元像素(401)的色阶值进行比较，若第二中心像素(402)与周围各第二单元像素(401)之间的色阶值小于30，则第二中心像素(402)呈白色显示。
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