DE102004010244A1 - High leakage current trench capacitor cells detecting method for use in dynamic RAM, involves comparing measure of leakage current of capacitor cells to recognize those cells having high leakage current - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren von Kapazitätszellen mit erhöhtem Leckstrom in einem freiliegenden Kapazitätszellenfeld auf einer Substratscheibe, insbesondere ein Verfahren zum Detektieren von Trenchkapazitätszellen mit erhöhtem Leckstrom. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Detektieren von Kapazitätszellen auf einer Substratscheibe.The The invention relates to a method for detecting capacitance cells with elevated Leakage current in an exposed capacitance cell field on a substrate wafer, in particular, a method of detecting trench capacitance cells with elevated Leakage current. The invention further relates to a device for Detecting capacity cells on a substrate disk.
DRAM-Speicherzellen speichern Informationen in Form von Ladungen in Kapazitätsbauelementen. Diese werden häufig als Kapazitätszellen ausgebildet, bei der die Kapazität in einem Graben auf einer Halbleiteroberfläche eines Substrats angeordnet ist. Aufgrund ihrer Herstellungsweise kommt es beim Betrieb der integrierten Speicherschaltung zu Leckströmen in den Kapazitätszellen, durch die gespeicherte Ladungen abfließen können und somit unter Umständen die gespeicherte Information verloren geht.DRAM memory cells store information in the form of charges in capacity devices. These become common as capacity cells trained in the capacity is arranged in a trench on a semiconductor surface of a substrate. Due to their manufacturing process, it comes in the operation of the integrated Memory circuit to leakage currents in the capacity cells, can drain through the stored charges and thus possibly the stored information is lost.
Um den Informationsverlust zu vermeiden, werden üblicherweise die Ladungen in den Kapazitätszellen in regelmäßigen Abständen verstärkt. Es wird dadurch vermieden, dass die darin gespeicherte Information verloren geht. Dieser Vorgang wird Auffrischen genannt und wird in regelmäßigen zeitlichen Abständen in allen Kapazitätszellen durchgeführt. Die zeitlichen Abstände der Auffrischvorgänge sind einerseits möglichst groß zu wählen, um den Stromverbrauch der integrierten Speicherschaltung zu begrenzen. Andererseits ist es notwendig, dass die Zeitdauer zwischen den Auffrischvorgängen ausreichend klein gewählt ist, so dass die in den Kapazitätszellen gespeicherte Information nicht verloren gehen kann. Die sogenannte Retention-Zeit ist die eingestellte Zeitdauer, in der eine Kapazitätszelle die darin gespeicherte Ladungsinformati on zuverlässig hält, und deren Mindestwert ist spezifikationsgemäß vorgegeben. Bei der Herstellung der integrierten Speicherschaltung ist es somit notwendig, dass die Retention-Zeit größer ist als die vorgegebene Auffrischperiode.Around To avoid the loss of information, are usually the charges in the capacity cells reinforced at regular intervals. It will thereby avoiding that the information stored therein is lost goes. This process is called refreshing and is done at regular intervals in all capacity cells carried out. The time intervals the refreshing processes are on the one hand as possible big too choose, to limit the power consumption of the integrated memory circuit. On the other hand, it is necessary that the time between refresh operations be sufficient chosen small is, so that's in the capacity cells stored information can not be lost. The so-called Retention time is the set time period in which a capacity cell holds the charge information stored therein reliably, and whose minimum value is specified according to specification. In the manufacture of the integrated memory circuit, it is thus necessary that the retention time is larger as the predetermined refresh period.
Während der Herstellung der integrierten Speicherschaltung kann die Retention-Zeit der Kapazitätszellen bislang nicht überwacht werden, so dass die Zeit zwischen dem Prozessieren der Kapazitätszellen und dem Testen der Retention-Zeit im fertigen Baustein sehr groß wird. Dadurch ist die Prozessentwicklung hinsichtlich der Retention-Zeit sehr schwierig und zeitaufwändig.During the Making the integrated memory circuit can reduce the retention time the capacity cells not yet monitored so that the time between processing the capacity cells and testing the retention time in the finished device becomes very large. This is the process development in terms of retention time very difficult and time consuming.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der bereits während der Herstellung der integrierten Schaltung möglichst unmittelbar nach dem Prozessieren der Kapazitätszellen ein Maß für die Retention-Zeit, die mit dem Leckstromverhalten der Kapazitätszelle korreliert, ermittelt werden kann.It is therefore an object of the present invention, a method and a device available to put up with that already during the production of the integrated circuit as soon as possible after the Processing the capacity cells a measure of the retention time, which correlates with the leakage current behavior of the capacitance cell determined can be.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch die Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst.These The object is achieved by the method according to claim 1, as well as by the Device solved according to claim 7.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Detektieren von Kapazitätszellen mit erhöhtem Leckstrom ein einem freiliegenden Kapazitätszellenfeld auf einer Substratscheibe vorgesehen. Auf einem Bereich mit einer oder mehreren Kapazitätszellen auf der Substratscheibe wird ein Elektronenstrahl gerichtet, so dass Sekundärelektronen aus der Oberfläche des Substrat emittiert werden. Ein Maß für den Leckstrom einer Kapazitätszelle in dem Bereich wird abhängig von der Menge der emittierten Sekundärelektronen aus der Kapazitätszelle bestimmt. Die Maße für den Leckstrom der mehreren Kapazitätszellen werden verglichen, um Kapazitätszellen mit erhöhtem Leckstrom zu erkennen.According to one The first aspect of the present invention is a method for detecting of capacity cells with elevated Leakage current to an exposed capacitance cell array on a substrate wafer intended. On an area with one or more capacity cells on the substrate disk, an electron beam is directed, so that secondary electrons from the surface of the substrate are emitted. A measure of the leakage current of a capacitance cell in the area becomes dependent from the amount of emitted secondary electrons from the capacitance cell certainly. The dimensions for the leakage current the multiple capacity cells are compared to capacity cells with elevated To detect leakage current.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine Möglichkeit, bereits während dem Prozessieren von integrierten Speicherschaltungen mit Kapazitätszellen zu erkennen, ob und welche der Kapazitätszellen einen im Vergleich zu den übrigen Kapazitätszellen erhöhten Leckstrom aufweisen. Durch Bestrahlen der Oberfläche des Substrats mit einem Elektronenstrahl werden Sekundärelektronen aus der Oberfläche emittiert, wobei die Anzahl der emittierten Sekundärelektronen von der Größe der an der Oberfläche befindlichen Ladung im Substrat abhängt. Das heißt, je geringer das Potential an einer Stelle an der Oberfläche des Substrats ist, desto mehr Elektronen befinden sich dort und desto mehr Sekundärelektronen werden beim Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl emittiert.The inventive method offers a way already during the processing of integrated memory circuits with capacity cells to see if and which of the capacity cells one in comparison to the rest Capacitance cells increased leakage current exhibit. By irradiating the surface of the substrate with a Electron beam become secondary electrons from the surface emitted, the number of emitted secondary electrons on the size of the the surface located Charge in the substrate depends. That is, ever lower the potential at a location on the surface of the Substrate is, the more electrons are there and the more become more secondary electrons emitted when irradiated with an electron beam.
Mithilfe der detektierten Menge von emittierten Sekundärelektronen können Rückschlüsse auf das an einer Stelle der Oberfläche des Substrats vorliegende Potential getroffen werden. Das an einer Kapazitätszelle vorherrschende Potential ist abhängig von deren Leckstromverhalten bezüglich des umgebenden Substrats und kann als Maß für den elektrischen Widerstand zwischen den beiden Elektroden der Kapazität angenommen werden, durch die das Leckstromverhalten der betreffenden Kapazitätszelle bestimmt ist.aid The detected amount of emitted secondary electrons can draw conclusions about the at one point of the surface potential of the substrate are met. That at a capacity cell prevailing potential is dependent from their leakage current behavior with respect of the surrounding substrate and can be used as a measure of electrical resistance between the two electrodes of the capacity to be accepted by which determines the leakage current behavior of the relevant capacity cell is.
In einer ersten Ausführungsform können die emittierten Sekundärelektronen in dem Bereich optisch erfasst werden, wobei eine Intensität der optisch erfassten Darstellung an jeder der Kapazitätszellen ein Maß für den Leckstrom der im Bereich befindlichen Kapazitätszellen angibt.In a first embodiment, the emitted secondary electrons are optically detected in the area, wherein an intensity of the optically detected representation of each of the capacitance cells indicates a measure of the leakage current of the capacitance cells located in the area.
Vorzugsweise wird das Substrat der Substratscheibe mit einer Vorspannung vorgespannt, wobei die Vorspannung so gewählt werden kann, um die Intensität der optischen Darstellung einzustellen. Die Vorspannung bestimmt die Höhe der an der Sub stratoberfläche befindlichen Ladung, so dass durch Einstellen der Vorspannung das Potential an der Substratoberfläche auf einen optimalen Empfindlichkeitsbereich für die optische Erfassung der emittierten Sekundärelektronen eingestellt werden kann.Preferably the substrate of the substrate wafer is biased with a bias voltage, the bias being chosen can be to the intensity to adjust the optical representation. The bias determined the height the stratoberfläche on the sub charge so that by adjusting the bias the Potential at the substrate surface to an optimum sensitivity range for the optical detection of emitted secondary electrons can be adjusted.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Substrat der Substratscheibe mit einer Vorspannung vorgespannt, wobei die Menge der in dem Bereich emittierten Sekundärelektronen erfasst wird, indem der Strom in das Substrat erfasst wird. Ein Maß für den durchschnittlichen Leckstrom der im Bereich befindlichen Kapazitätszellen wird abhängig von der Höhe des erfassten Stroms bestimmt. Durch das Bestrahlen eines Bereichs der Substratoberfläche mit einem Elektronenstrahl werden in die Oberfläche Primärelektronen aufgenommen, wobei die aufgenommenen Primärelektronen Sekundärelektronen aus der Oberfläche herausschlagen, die von der Oberfläche abgegeben werden. Die Anzahl der in die Oberfläche aufgenommenen Primärelektronen und die Anzahl der emittierten Sekundärelektronen sorgen für einen Überschuss oder einen Verlust von Elektronen in der Substratscheibe mit der Folge, dass ein Strom in das Substrat bzw. aus dem Substrat fließt. Dieser Strom wird gemessen und stellt ein Maß für den durchschnittlichen Leckstrom der in dem Bereich befindlichen Kapazitätszellen dar.According to one another embodiment the substrate of the substrate wafer is biased with a bias voltage, wherein the amount of secondary electrons emitted in the region is detected by the current is detected in the substrate. One Measure for the average Leakage current of the capacitance cells in the area depends on the height of the detected current. By irradiating an area the substrate surface with an electron beam primary electrons are recorded in the surface, wherein the recorded primary electrons secondary electron from the surface knock out, which are discharged from the surface. The number in the surface recorded primary electrons and the number of emitted secondary electrons provide a surplus or a loss of electrons in the substrate disk with the Result that a current flows into the substrate or from the substrate. This Current is measured and provides a measure of the average leakage current the capacity cells located in the area.
Durch Vergleich der Ströme in das Substrat beim Bestrahlen von mehreren Bereichen der Kapazitätszellen mit dem Elektronenstrahl kann erkannt werden, ob und welche der Bereiche mindestens eine Kapazitätszelle mit einem erhöhten Leckstrom aufweist.By Comparison of the currents into the substrate when irradiating several areas of the capacitance cells with the electron beam can be detected, whether and which of Areas at least one capacity cell with an elevated Has leakage current.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Detektieren von Kapazitätszellen mit erhöhten Leckstrom in einem freiliegenden Kapazitätszellenfeld auf einer Substratscheibe vorgesehen. Die Vorrichtung weist eine Elektronenstrahlquelle auf, um einen Elektronenstrahl auf einem Bereich mit einer oder mehreren Kapazitätszellen zu richten, so dass Sekundärelektronen aus den Kapazitätszellen emittiert werden. Mit einer Erfassungseinheit wird eine Menge für die emittierten Sekundärelektronen erfasst, wobei mithilfe einer Auswerteeinheit ein Maß für den Leckstrom abhängig von der Menge der emittierten Sekundärelektronen bestimmt wird.According to one Another aspect of the present invention is a device for detecting capacity cells with increased Leakage current in an exposed capacitance cell array on a substrate wafer intended. The device has an electron beam source, around an electron beam on a region with one or more capacitance cells to direct, so that secondary electrons from the capacity cells be emitted. With a detection unit is an amount for the emitted secondary electron detected, with the help of an evaluation unit is a measure of the leakage current dependent is determined by the amount of emitted secondary electrons.
Mithilfe einer solchen Vorrichtung ist es möglich, von der Menge der emittierten Sekundärelektronen bei einem Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl auf das Maß für den Leckstrom einer oder mehrerer Kapazitätszellen zu schließen.aid of such a device, it is possible to depend on the amount of emitted secondary electron when irradiated with an electron beam to the measure of the leakage current one or more capacity cells close.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfassungseinheit ein optisches Erfassungssystem, wobei eine Intensität einer optisch erfassten Darstellung an jeder der Kapazitätszellen ein Maß für den Leckstrom der im Bereich befindlichen Kapazitätszellen anliegt.According to one another embodiment the detection unit comprises an optical detection system, wherein an intensity an optically detected representation on each of the capacitance cells a measure of the leakage current which is present in the area of capacity cells.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat der Substratscheibe mit einer Spannungsquelle verbunden, wobei die Erfassungseinheit einen Stromsensor aufweist, um den Strom in das Substrat zu messen, wobei der gemessene Strom ein Maß für die Menge der emittierten Sekundärelektronen darstellt.According to one another embodiment the substrate of the substrate wafer is connected to a voltage source, wherein the detection unit comprises a current sensor for detecting the current to measure into the substrate, where the measured current is a measure of the amount the emitted secondary electrons represents.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The invention will be described below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:
In
Die
Kapazitätszellen
Um
bereits während
der Herstellung der integrierten Speicherschaltung Kapazitätszellen
mit erhöhtem
Leckstrom zu erkennen, wird erfindungsgemäß die in
Der
Bereich
Um
das Leckstromverhalten der Kapazitätszellen einer gesamten Substratscheibe
Die
Kamera
In
Einige
der Kapazitätszellen
weisen eine Innenelektrode auf, die dunkler gefärbt ist, d.h. es werden dort
mehr Sekundärelektronen
emittiert, als bei benachbarten Kapazitätszellen. Dies bedeutet, dass das
Potential dieser Innenelektroden niedriger ist, als das Potential
der übrigen
Kapazitätszellen.
Dieses Potential resultiert aus dem durch die Vorspan nung vorgegebenen
Potential des Substrats
Bei
den Kapazitätszellen,
die keinen erhöhten
Leckstrom aufweisen, wird idealerweise von einem Leckstrom der Höhe
Selbstverständlich kann die Menge der emittierten Sekundärelektronen auch durch andere Darstellungsformen in der Anzeigeeinheit dargestellt werden, beispielsweise durch eine farbliche Darstellung.Of course you can the amount of emitted secondary electrons be represented by other forms of presentation in the display unit, for example, by a color representation.
Bei einem justierten System kann die Graustufe, mit der eine Innenelektrode dargestellt wird, mit einem bestimmten Leckstrom und somit mit einer bestimmten Retention-Zeit korreliert werden, so dass auch quantitative Messungen mithilfe dieses Systems möglich sind.at an adjusted system, the gray level, with an inner electrode is shown with a certain leakage current and thus with a certain retention time are correlated, so that too quantitative Measurements using this system are possible.
In
Vorzugsweise
wird der Vergleich bezüglich eines
Mittelwertes durchgeführt,
der sich aus den gemessenen Strömen
für alle
vermessenen Bereiche
Die Breite des Elektronenstrahls ist vorzugsweise so gewählt, dass er möglichst Bereiche gleicher Größe und im Wesentlichen der gleichen Anzahl von Kapazitätszellen abdeckt. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Elektronenstrahl auf nur eine Kapazitätszelle zu richten, wenn dieser auf eine entsprechend kleine Fläche fokussiert werden kann.The Width of the electron beam is preferably chosen so that he possible Areas of equal size and in the Essentially covering the same number of capacity cells. Of course it is also possible, to direct the electron beam to only one capacitance cell, if this one on a correspondingly small area can be focused.
In
- 11
- Elektronenstrahlquelleelectron beam source
- 22
- Substratscheibesubstrate wafer
- 33
- Elektronenstrahlelectron beam
- 44
- TrenchkapazitätszellenTrench capacity cells
- 55
- Innenelektrode der Trenchkapazitätszelleinner electrode the trench capacitance cell
- 66
- Polysiliziumpolysilicon
- 77
- Isolationsschichtinsulation layer
- 88th
- BereichArea
- 99
- Kameracamera
- 1010
- Anzeigeeinheitdisplay unit
- 1111
- Spannungsquellevoltage source
- 1212
- Trägercarrier
- 2020
- Elektronenstrahlquelleelectron beam source
- 2121
- Elektronenstrahlelectron beam
- 2222
- BereichArea
- 2323
- Substratscheibesubstrate wafer
- 2424
- TrenchkapazitätszelleTrench capacitance cell
- 2525
- Trägercarrier
- 2626
- Spannungsquellevoltage source
- 2727
- Stromquellepower source
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410010244 DE102004010244A1 (en) | 2004-03-03 | 2004-03-03 | High leakage current trench capacitor cells detecting method for use in dynamic RAM, involves comparing measure of leakage current of capacitor cells to recognize those cells having high leakage current |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410010244 DE102004010244A1 (en) | 2004-03-03 | 2004-03-03 | High leakage current trench capacitor cells detecting method for use in dynamic RAM, involves comparing measure of leakage current of capacitor cells to recognize those cells having high leakage current |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004010244A1 true DE102004010244A1 (en) | 2005-06-30 |
Family
ID=34625828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410010244 Ceased DE102004010244A1 (en) | 2004-03-03 | 2004-03-03 | High leakage current trench capacitor cells detecting method for use in dynamic RAM, involves comparing measure of leakage current of capacitor cells to recognize those cells having high leakage current |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004010244A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030071646A1 (en) * | 2001-10-17 | 2003-04-17 | Yoichiro Neo | Inspection method of semiconductor device and inspection system |
-
2004
- 2004-03-03 DE DE200410010244 patent/DE102004010244A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
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Title |
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A.Dallmann et al., Reliability Physics Symp. 1988, 26th Annual Proceedings, S. 113-118, Apr. 1988 * |
H.Lorenz et al., Proceedings of the 24th Intern. symp. for Testing and Failure Analysis, S.289-295, Nov. 1998 |
H.Lorenz et al., Proceedings of the 24th Intern. symp. for Testing and Failure Analysis, S.289-295,Nov. 1998 * |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |