TW302521B - - Google Patents

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A7 B7 輕濟部中央標準局負工消费合作社印製 302521 五、發明説明（） <發明之技術領域:> 本發明為有關分析半辱趨元件之不良處的方法，特別 針對在已經成形之元件但尚為晶板之狀態下，可Μ只對發 生不良處之該横片直接單獨作三維檢査的半導體元件之三 維缺陷的分析方法。 <習見之技術> 随蕃半導髑元件的高度集稹化及記憶容最之極大化， 其晶片之各曆構造已成為三維之複雜排列，此發展之結 果，對檢査不良處之觀點而言，更有提讁需要多次元化之 要求。 Κ前為檢査具有多層構造半導體元件基板上所成形之 圖攞（Pattern)之不良處，已有習見之視窗蝕刻（WINDOW ETCHING)技術被公開發表過，但該技術係依触刻法使其顯 露局部之部位*是適闬所謂往下進行（DEPROCESSING)技術 ，即自不良處之上層部分依順序往下進行至下曆部分，一 層一曆將不良處之上曆部分除去，對該缺陷施行二次元之 分析之方法。 但如應用上述習見之視窗蝕刻技術時，其製作使該缺 ββ餍露出用之試驗片尚有需要很長的製作時間W不適:ST問 題點存在。 又如要分析該各曆間所發生之缺陷時，要自上層開始 依其順序逐層往下施行触刻及至有缺陷處之罷下曆為止， 即先將有缺陷處之上®蕊出經分析後，再於第二階段將有 缺處之下層逐·一分®露出，做各曆之觀察分ffP，一直施 -4 - 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4«L格（210X297公釐）

經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 • A7 B7五、發明说明（） 行至最下層，在該施行触刻法之工程過程中尚有會將該缺 陷處因她刻而將其消除之缺點存在。 <本發明想要解決之問題> 所Μ *本發明之目的，乃在提供當工程已完成之晶板 中，在其横片之金屬配線曆發生缺PS時，可依三:次元檢査 的分析半導體元件之三維缺陷的方法。 本發明之另一目的，乃在提供當工程已完成之晶板中 ，在其横片之聚矽膝層發生缺陷時，可依三維檢査的半導 體元件之三維缺陷的分析方法。 <解決課題之辦法> 依本發明之方法，其半導體元件之三維缺陷的分析方 法，其工程及步驟如下： ⑴在裝配有第--及第二金屬配線，並在上述第二金屬 配線形成有保護膜，且在上述第一及第二金靥配線中間形 成有絕緣層之雙墼配線構造半導體元件上，除了因含有缺 PS處而被指定之部位之外*於該保護膜上全面塗布感光膜 工程； ⑵在上述感光膜之上面及該晶板測面部分塗布乙締樹 脂之工程； (3)濟除已在第二金靥配線上被顯露出來之保護膜的工 程； ⑷用触刻法濟除，位於被顯露出來之第二金屬配線層 與其下面之第一金靥配線曆中間之絕緣膜清除工程； ⑸經上述侬蝕刻法清除了絕緣膜後•被顯兹出來之雙 -5 - (诗先Μ讀♦背面之注意^項再填Θ頁) 裝. 訂 線 本紙抉尺度適用中國國家榇準{ CNS > Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央揉準局負工消费合作社印装 ' A7 I -i __ B7__ 五、發明説明（） 重金屬配線》使用霣子掃描顯微鏑（SEM),K調蹩其傾斜角 (TILT)及迴轉角（ROTATION)觀察其三維缺陷處之工程。 依本發明之另一目的，其半導髖元件之三維缺陷的分 析方法，尚包含下列各項工程及步嫌。 ⑴於含有保護膜、金靥配媒、絕緣曆、及四曆聚矽膝 之記憶元件中，在該晶板上集積g己億元件之横片内*除了 因含有缺陷處而被指定之部位以外·於該晶板上塗布慼光 膜之工程： ⑵在上述感光膜之上面及該晶板側面部分塗布乙：!：希樹 脂之工程； (3)在未塗布上述感光膜及乙婦樹脂之部分中構成存儲 霣容器（STORAGE CAPACITOR)之下面，使其只剩下柱狀之聚 矽膠，而將其上面之曆次，以供給不同性質之瓦斯施行異 方向性乾式蝕刻，使其平坦化，並除去乙烯樹脂部分之工 程。 ⑷Μ乙烯樹脂下之感光膜充當面軍，依濕式蝕刻法除 去聚矽膠間之絕緣層之工程。 ⑸然後，被顯露出來之多结晶矽，使用電子掃描顯微 鐮（SEM),以調整其傾斜角及迴轉角觀察該多结晶砂之三次 元缺陷之觀察分析工程。 <較佳具艘實施例之詳细描述> 諝鐾照附圖，就本發明之較佳霣施例詳細說明如下 之籣;單脫明> 第ΙΑ、1Β圆•係有關本發明之第一遛脓例，κ雙m金 -6 - 本纸块尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----：——<---^II (讀先閱讀#*面之注$項再填h頁) 訂 線 A7 B7 五、發明説明（） 牖配線所成形之半導體元件中’該品板内之金關配線曆發 龙缺陷時，為說明製造調齋該缺丨沿所猫之試驗η之製造過 程說明鼦。 第2Α〜2DI®丨係有關本發明之第二實施例，為製造調査 含有四曆聚矽膠轉之半導體晶板中之缺陷所需轼驗片*說 明該製造過程之說明圓。 符號之說明 1 基板 2 樣式層 2a 第一金靥配線曆 2b 第二金屬配媒曆 3 感光膜 4 乙烯樹脂曆 11 基板 12 圖樣層 12a - 12b > 12c - 12d 聚矽膠 13 感光膜 14 乙烯樹脂曆 經濟部中央揉準局負工消费合作社印製 <第一實施例> 依第1圆（Α)如DRAM這種半専體元件，其成形之工程已 做完之後，對該個別模片做比特圖試驗（BITMAP TEST)結 果，在該砂膠基板1之上所成形的絕緣膜或金屜配線層， 發生空隙或接點跳開（CONTACT OPEN)等結構性不良時之晶 板剖面。圖中MX符號表示該不良處。 —7 — 本紙張尺度速用中國國家輾準（CNS ) A4规格（210X297公;m B7 五、發明説明（） 經濟部中央樣準扃負工消费合作社印袋 在如上述之檢査不良處的第一過程，先在除了將要檢 査之部位（即有X符號部分）Μ外之部分塗布慼光膜3， 該塗布感光膜3之目的係為防止依蝕刻法處理時，可能會 發生之試驗片的表面之損傷之用，而所塗布之感光膜3 · 在其随後之工作過程中具有容易清除且更加安全之優點。 即如使用丙酮（ACETONE)的濕式蝕刻法時，可容易濟除該感 光膜，又如依供烤（BAKING)狀態時，可使用氣氣瓦斯乾 式触刻法處理。 如依本發明之方法，當塗布感光膜3之後，可不用60 〜70^0之烘熟板（HOT PLATE)烘烤，即只用適合晶板尺寸的 乙烯樹脂4，除了將有缺陷之處留下之後，可將其他部分 全部覆蓋。 經過上述過程之後*依乾式蝕刻法•濟除至含有缺陷 處曆面之直接最上曆。此時，利用電漿PLASMA乾式蝕刻法 可將圖樣曆2的最上層之保護膜（PASS IVATION MEMBRANE) 濟除。該供應給蝕刻機（ETCHING CHAMBER)使用的瓦斯之 比率是〇 上述保護膜經消除後，應依該不良形式之特性•就下 列二種蝕刻技術中選擇一種適用。亦即•經電氣性測拭结 果，査看該不良之形式是否靥下列形式中之那一種，例如 ⑴是否屬於發生在雙重金屬配線曆中之總體（GLOBAL) 性者。 ⑵是否屬於發生在四重多結晶砂之部分（PARTIAL)性 者、或位元（BIT)性者。依據上述形式選 -8 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS > A4规格（210X297公釐） 请 先 閱 之 注 項 再 填 頁 :訂 線 A7 B7 3G2521 五、發明说明（） 擇適用之触刻法。 第1圖(B )表示該缺陷處發生在雙重金龎配媒曆之總髓 性缺陷，其中央剖面部位之上層部分為第二金靥配線歷2b ，該下層部分為第一金屬配線曆2a，未經顯露出來之周圍 部分為感光膜3。 依此狀態下使用RIE (REACTIVE ION ETCHER)機械設 備，應用漿蝕刻法先將金屬配線間之絕緣膜層清除。侬本 發明之方法，淸除上述絕緣膜所應用之瓦斯*是與清除上 述保護膜時相同，應用CH4+〇t。經過蝕刻法處理後即用電 子掃描顯微鏡SEM,依調整傾斜角及迴轉角觀察，即可將該 金靥配線層間施行三次元之立艘性分析。 <第二實施例> 第2圖（A)表示該缺陷處發生在四重聚砂層。在圖樣層12 所成形的四重聚砂層是由下列四重構成， ⑴閘（GATE)®極用聚矽膠層； ⑵位元線路（BIT LINE)用聚砂膠層； (3)記憶點接頭(STORAGE NOD CONTACT)用聚矽膠曆； ⑷霣容器（CAPACITOR)成形用聚矽膠曆。 M濟部中央標率局工消费合作社印«. (位置在記憶點接頭用聚矽膠層之上面） 計如上述四重靥面。 經依上述方法清除保護膜之後，接著即用 斯濟除經被露出之金屬配線曆。然後.繼缬用瓦斯層 歷清除依平板狀相叠排列之聚矽膝層至其聚矽膠第四歷<-第2圖（B)係表示經消除後之金屬配線曆，絕緣屬及電容器 9 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS > Α4规格（210X297公釐） _B7_ 五、發明说明（） 成形用聚砂膠曆（聚砂膠第四層）之剖面。 此時如使用被稱為三維聚砂膠费架反相概圖法（3-D POLYSILICON SKELETON REVERSE DELINEATION)之具選擇 性蝕刻法技術，即可將發生在多結晶矽之缺陷侬此方法施 行立體性之分析。上述該3-D,P.S.R.D.具選擇性蝕刻法技 術，係美國專利第5,498,871號之專利。 上述該專利為特定之技術，即使用圃桶型（BARREL ΊΎΡΕ)的霣漿蝕刻機（PLASMA ETCHER)(其使用瓦斯：(：&+ 0 )只留下該接頭12C *而將覆蓋下層之存儲點淸除，然後另 外對該多结晶砂與氧化物具有非常優異敏感選擇性之，經 水沖稀釋薄之薄HF液（其混合比率為10:HF=20:1)淸除其 全部之氧化膜，而只露出多结晶砂層。以此方法製作可依 一次概括全部觀察及分析發生在該多結晶矽層之所有全部 缺陷的試驗Η處理工程。 使用該薄HF液施行蝕刻法處理時，如第2圖（C)所表示 ，取下覆Μ試驗片之乙烯樹脂膜14後，就侬照其已經塗布 感光膜13之原狀施行化學處理。 經濟部中央樣準局負工消费合作社印製 第2跚（D)係表示，已濟除在聚矽膠赝間之氧化膜後之 狀態。即，經濕式蝕刻法處理後，在基板Π上面只露出被 留下之聚砂膠層12a、12b、12c。 經過如上述過程之後，即用KLA或TENSOR等之粒子調 赍裝置及可互換座_2SEM裝置觀察發生在聚矽膠之缺陷 。經觀察出之缺陷，可和在工程中所測定之微《粒子或缺 陷之座標位置倣比較分析，因此對確定饅適用化之不良處 -10 - 本紙張尺度逋用中國國家揉率（CNS } A4规格（210X297公釐） Α7 Β7 五、發明説明（） 分析方法有更多的爾肋及貢獻。 〈本發明之效果〉 如上所述侬本發明所提供之不良部分分析方法，在晶 板中之任籯横Η發生缺陷時，為分析該不良部分可不必一 定切斷該晶板，只對應想要分析之局部位置侬應用具特定 選擇性蝕刻法技術，能施行總括性分析發生在該部位之所 有全部缺陷。因此如使用KLA或INSPEX裝置，及可互換座標 之SEM装置做分析時.可做多層面所發生之物理性缺陷與在 工程過程中所測定之包含微量粒子之缺陷資料做比較評價 ，也可構築統計性之不良部分分析艘制。 Μ上即為依本發明之特定買施形態* Μ圖樣表示及詳 细說明。但於本發明之申讁專利範圃内，當桊者尚可修正 及變更。 因為，若所作之修正與變更尚未脫離本發明的思想與 範園内時，應該仍餿在本發明之申請專利範圍之内。 (请先閲^.背面之注f項再填3^本頁) •裝. 訂

C 線 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印袋 -11- 本紙張尺度逋用中國國家輮準（CNS > A4规格（210X25»7公兼）

Claims (1)

1. ^851086381^ f f ά ，d 谋申請：lg^Ug6BBf备正本 D8_-' ……… 六、申請專利範圍 1. —種分析三維半導趙元缺陷之方法包含下列各項工 程及步驟ί ⑴在裝配有第一及第二金屬配線*並在上述第二金屬 配線上形成有保趲膜，且在上述第一及第二金雇配媒之中 間形成有絕緣曆之雙里配媒構造之半導體元件上，除了含 有缺陷處所定之部位以外，將在其保護膜上全面塗布感光 膜之工程： ⑵在上述感光膜之上面與該晶板之側面部分塗布乙烯 樹脂工程； ⑶清除已在第二金羼配媒上被露出之保嫌膜的工程： ⑷使用触刻法清除位在已露出之第二金雇配線雇與在 其下層之第一金屬配線曆中間之涵緣膜的工程： ⑸使用霣子掃描顧微嫌依調整其傾斜角與迴轉角，觀 察經上述蝕刻法清除絕緣膜之後露出之雙里金屬配線之工 程0 2. 如申誧專利範困第1項之分析三維半導級元件缺陷 之方法，其中施行上述保謹膜之蝕刻時，係供給使用CR4+〇i = 10:1配合比率之瓦斯者〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3. 如申請專利範園第1項之分析三維半導級元件缺陷 之方法，其係使用應用反應性離子Ι0Ν的乾式触刻法施行 上述絕緣膜之蝕刻者。 4. —種分析三維半導體元件缺陷之方法，包含下歹丨J各 項工程及步驟： ⑴於含有保護膜、金屬配媒、絕緣層、及四曆聚矽膠 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 Βδ C8 D8 六、申請專利範圍 之記憶元件中，在該晶板上集租記憶元件之棋片内，除了 因含有缺陷處而被指定之部位以外，於該晶板上塗布感光 腆之工程； ⑵在上述感光膜之上面及該晶板側面部分塗布乙烯樹 脂之工程Σ ⑶在未塗布上述感光膜及乙嫌樹脂之部分中·構成存 儲電容器之下面，使其只剩下柱狀之聚矽膠，而將其上面 曆次，以供給不同性質之瓦斯施行異方向性乾式蝕刻，使 其平坦化，並除去乙烯樹脂部分之工程； ⑷Μ乙烯樹脂下之感光膜充當面眾》依瀰式蝕刻法除 去聚砂膝間之絕緣曆的工程； (5)然後，被顯®出來之多結晶矽膝，使用霣子掃描顧 微縯，依調整其傾斜角及迴轉角觀察該多结晶矽之三次元 缺陷之觀察分析工程。 5 ·如申請專利範圃第4項之分析三維半導艚元件缺陷 之方法，當施行上述濕式触刻法時供給^U0:HF=20:1配合 比率之混合液者〇 I n Ik— I I ^^I I I I ——訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 -13 - 本纸張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）