[發(fā)明專利]彎曲結(jié)構(gòu)金屬連線缺陷的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910198787.6
• 申請(qǐng)日: 2009-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN102054722A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔斌;郭強(qiáng);章鳴;秦天;郭志蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66;H01L21/768
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬連線中缺陷的檢測(cè)方法，特別涉及一種彎曲結(jié)構(gòu)金屬連線缺陷的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前，在半導(dǎo)體集成電路工藝制造晶圓的過程中，晶圓內(nèi)金屬連線的孔洞或雜質(zhì)顆粒缺陷是主要失效模式，對(duì)晶圓成品率有很大影響。因此，針對(duì)生產(chǎn)過程中缺陷的監(jiān)控設(shè)計(jì)了晶圓允收測(cè)試(WAT，wafer?acceptance?test)以及可靠性檢測(cè)。

激光束誘發(fā)阻抗變化(OBIRCH，optical?beam?induced?resistance?change)是利用激光束的熱效應(yīng)使被照射處的溫度變化進(jìn)而引起阻值變化的原理進(jìn)行失效定位分析的技術(shù)。在待測(cè)器件兩個(gè)輸入端外加電壓，同時(shí)利用激光束照射待測(cè)器件上的各點(diǎn)，通過激光束的熱效應(yīng)使被照射的各點(diǎn)的溫度發(fā)生變化并由此產(chǎn)生被照射的各點(diǎn)的阻值變化即熱敏電阻效應(yīng)，從而引起輸出端的輸出電流變化，并記錄所述輸出電流的變化趨勢(shì)與激光束照射的各點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)激光束照射到有缺陷的各點(diǎn)時(shí)，由于缺陷的材料特性不同于正常區(qū)域，激光束照射引起的電阻變化會(huì)不同于正常區(qū)域，此時(shí)待測(cè)器件輸出端的輸出電流變化趨勢(shì)就會(huì)不同，從而定位缺陷的位置。OBIRCH技術(shù)可以檢測(cè)集成電路制造過程中產(chǎn)生的缺陷，也可以檢測(cè)后續(xù)可靠性測(cè)試過程中產(chǎn)生的缺陷，如電遷移測(cè)試引起的金屬連線中的空洞。

OBIRCH技術(shù)僅適合半導(dǎo)體器件的較大范圍缺陷定位，其檢測(cè)的空間分辨率受到光學(xué)成像系統(tǒng)的限制，只能達(dá)到微米級(jí)，無法滿足小尺寸失效分析的需要，尤其在對(duì)尺寸狹窄的金屬互連線進(jìn)行缺陷檢測(cè)時(shí)，由于激光光斑尺寸的限制以及受缺陷的材料與尺寸的影響，OBIRCH技術(shù)存在缺陷查找的靈敏度以及定位精度太低的問題。

除了激光束誘發(fā)阻抗變化外，還有帶電粒子束探測(cè)金屬連線缺陷法，結(jié)合圖1～圖3說明該方法的原理：

步驟1、把金屬連線的兩端接到一個(gè)相同的電位V₀上，并在兩端分別接電流表；

本步驟中，當(dāng)兩端接地時(shí)，作為特例，相同電位V₀＝0伏；

步驟2、帶電粒子束沿金屬連線檢測(cè)，測(cè)量和記錄檢測(cè)點(diǎn)70的位置和對(duì)應(yīng)的電流I₁和I₂，作出電流變化曲線，并分析確定缺陷位置；

本步驟中，帶電粒子束檢測(cè)方向是沿金屬連線并從左端開始到右端結(jié)束，如圖1所示，包括金屬連線10，金屬連線10中的缺陷20，金屬連線10一端串聯(lián)電流表a30，金屬連線10另一端串聯(lián)電流表b40，金屬連線10兩端的共同接地端50，帶電粒子束60，帶電粒子束檢測(cè)點(diǎn)70；

本步驟中，恒定束流帶電粒子束60將帶電電子束或帶電離子束照射到金屬連線10的表面，帶電電子束或帶電離子束產(chǎn)生的恒定電流將會(huì)分別流向金屬連線10接地的左右兩端，并定義流向左端的電流為I₁，流向左端的電流為I₂，帶電粒子束檢測(cè)點(diǎn)70在金屬連線10上的位置由x表示；

其中，帶電電子束可以由掃描電子顯微鏡(SEM，Scanning?electron?microscope)提供，帶電離子束可由聚焦帶電離子束(FIB，F(xiàn)ocused?ion?beam)提供；

圖2為帶電粒子束在金屬連線上檢測(cè)時(shí)的等效電路圖，包括并聯(lián)電阻R₁和電阻R₂，與電阻R₁串聯(lián)的電流表30，與電阻R₂串聯(lián)的電流表40，并聯(lián)電阻R₁和R₂共同的接地端50，并聯(lián)電路的總電流I，流過R₁的電流I₁和流過R₂的電流I₂，其中電阻R₁是檢測(cè)點(diǎn)70向左到接地端的電阻，電阻R₂是檢測(cè)點(diǎn)70向右到接地端的電阻，并聯(lián)電路總電流I就是帶電粒子束總電流；

本步驟中，I₁可用電流表30測(cè)量，I₂可用電流表40測(cè)量，電流變化曲線具體是指：一條以x為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的(I₂-I₁)為縱坐標(biāo)的曲線a1，另一條以x為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的為縱坐標(biāo)的直線b1，如圖3所示，包括曲線a1，直線b1；

對(duì)電流變化曲線a1和直線b1的分析如下：

首先定義金屬連線10的x處的線電阻率：

ρ_l(x)＝ρ(x)/S????(0.1)