專利名稱：一種檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展和器件特征尺寸的縮小，對生產(chǎn)工藝精確度和穩(wěn)定性的要求也愈發(fā)苛刻，甚至是幾個納米的誤差也會造成良率損失，其中尤以多晶硅柵和圓形接觸孔的特征尺寸更為敏感。圓度作為圓形接觸孔工藝標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)參數(shù)之一，其重要性在65納米甚至是45納米以下的工藝中越來越高。 在45納米以下的工藝中，圓形精度缺失可能間接導(dǎo)致半導(dǎo)體器件工作性能偏離正常值，例如漏電等；更嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致器件無法工作，例如接觸孔間距太小引起短路。在現(xiàn)有技術(shù)下，對圓形接觸孔的圓度測量一般采取抽樣的方法，根據(jù)接觸孔的形狀和尺寸，在晶圓的各個位置隨機(jī)選取一定比例的接觸孔，以局部測量的平均值代表晶圓上接觸孔的整體圓度測量值。這種局部選點、隨機(jī)抽樣的測量方法經(jīng)常造成以偏概全的現(xiàn)象，無法全面地反映出接觸孔的工藝水平。其一，在形成接觸孔的工藝中，無法保證在曝光、刻蝕和清洗的步驟中由于雜質(zhì)等影響，造成的單個、偶發(fā)的圓形接觸孔圓度不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象被檢測到，接觸孔圓度達(dá)標(biāo)不能代表所有接觸孔都符合工藝要求；其二，在接觸孔比較密集的區(qū)域，由于間距較小，對圓度的精確度要求較高，隨機(jī)抽樣得方法不能保證工藝最為薄弱的位置被測量到。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，現(xiàn)提供一種檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，具體包括
一種檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，采用電子束掃描設(shè)備對半導(dǎo)體晶圓上的圓形接觸孔進(jìn)行掃描；所述半導(dǎo)體晶圓下包括襯底，所述襯底與低電位相接；其中，在所述半導(dǎo)體晶圓上設(shè)置多個檢測電路結(jié)構(gòu)，設(shè)置一個所述檢測電路結(jié)構(gòu)的具體步驟包括
步驟a，在所述半導(dǎo)體晶圓上設(shè)置N型有源區(qū)和P型有源區(qū)；
步驟b，采用二氧化硅隔離所述N型有源區(qū)和所述P型有源區(qū)；所述N型有源區(qū)設(shè)置在P型阱中，所述P型有源區(qū)設(shè)置在N型阱中；
步驟c，采用多晶硅柵橋接所述N型有源區(qū)和所述P型有源區(qū)，在兩個有源區(qū)和所述多晶硅柵之間用柵氧化層隔離以形成互不導(dǎo)通的各自獨立部分；
步驟d，在所述N型有源區(qū)上連接有圓形接觸孔，在所述P型有源區(qū)和所述多晶硅柵上連接有橢圓形接觸孔；
步驟e，采用所述電子束掃描設(shè)備檢測所述圓形接觸孔的圓度。優(yōu)選的，該檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其特征在于，在所述半導(dǎo)體晶圓上以陣列的形式重復(fù)排列所述檢測電路結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的，該檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其中，當(dāng)所述圓形接觸孔的圓度符合標(biāo)準(zhǔn)時，所述N型有源區(qū)與所述P型阱形成PN結(jié)，所述PN結(jié)反向截至使所述半導(dǎo)體晶圓表面上的正電荷無法通過所述襯底與所述低電位相接；堆積在所述半導(dǎo)體晶圓表面的所述正電荷吸引電子反射導(dǎo)致所述電子束掃描設(shè)備收集到較少的二次電子，并導(dǎo)致所述圓形接觸孔較暗。優(yōu)選的，該檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其中，當(dāng)所述圓形接觸孔的圓度符合標(biāo)準(zhǔn)時，所述P型有源區(qū)與所述N型阱形成PN結(jié)，所述PN結(jié)正向?qū)ㄊ顾霭雽?dǎo)體晶圓表面的正電荷通過所述襯底與所述低電位連接，所述電子束掃描設(shè)備收集到較多的二次電子導(dǎo)致所述橢圓形接觸孔較亮。優(yōu)選的，該檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其中，當(dāng)所述圓形接觸孔的圓度腹部和標(biāo)準(zhǔn)時，所述圓形接觸孔與所述多晶硅柵短接，堆積在所述圓形接觸孔表面的電子通過所述多晶硅柵以及所述橢圓形接觸孔與所述P型有源區(qū)連接而導(dǎo)致所述電子減少，所述圓形接觸孔變亮。
優(yōu)選的，該檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其中，在所述電子束掃描設(shè)備中設(shè)置一個計算裝置，所述電子束掃描設(shè)備分列掃描所述半導(dǎo)體晶圓上的所述檢測電路結(jié)構(gòu)后，所述計算裝置根據(jù)掃描結(jié)果計算不合格的所述圓形接觸孔的數(shù)量，并表示成百分比結(jié)果O上述技術(shù)方案的有益效果是可以有效、全面地反映出接觸孔圓度的工藝水平，為45納米以下的先進(jìn)接觸孔工藝開發(fā)提供支持，縮短開發(fā)周期。


圖I是本發(fā)明的實施例中檢測電路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的實施例中N型有源區(qū)的剖面 圖3是本發(fā)明的實施例中P型有源區(qū)的剖面圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。如圖I所示為本發(fā)明的實施例中一種檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法所需要應(yīng)用的檢測電路結(jié)構(gòu)；該檢測電路結(jié)構(gòu)包括以二氧化硅隔離的N型有源區(qū)I和P型有源區(qū)2，其中N型有源區(qū)在P型阱3中(如圖2所示)，P型有源區(qū)在N型阱4中(如圖3所示);然后以多晶硅柵5橋接于兩側(cè)的有源區(qū)上，并在有源區(qū)和多晶硅柵之間用柵氧化層6隔離(如圖3、4所示)以形成互不導(dǎo)通的各自獨立部分；然后以曝光工藝形成兩種形態(tài)的接觸孔，A型接觸孔7為圓形，B型接觸孔8為橢圓形；連接圓形接觸孔于N型有源區(qū)上，連接橢圓形接觸孔于P型有源區(qū)和多晶硅上，完成對檢測電路結(jié)構(gòu)的連接。該結(jié)構(gòu)以選擇對應(yīng)制程的最小特征尺寸，按照不同的圖形密度以陣列形式重復(fù)排列分布在半導(dǎo)體晶圓上并組成測量區(qū)域，以供電子束掃描設(shè)備進(jìn)行掃描；該電子束掃描設(shè)備對測量區(qū)域內(nèi)所有的圓形接觸孔逐一對比，定位到每個發(fā)生短接的圓形接觸孔。在圓形接觸孔的圓度符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，根據(jù)電子束掃描原理，當(dāng)半導(dǎo)體晶圓表面呈正電荷分布時，由于N型有源區(qū)與P型阱形成的PN結(jié)反向截至，晶圓表面的正電荷無法通過襯底與低電位相接，堆積在表面的正電荷吸引了電子反射，電子束掃描設(shè)備收集到較少的二次電子，，所以圓形接觸孔較暗；而P型有源區(qū)與N型阱形成的PN結(jié)正向?qū)ǎA表面的正電荷將通過襯底與低電位相接，所以無法在表面堆積較多的正電荷吸引電子繁盛，電子束掃描設(shè)備會收集到較多的二次電子，所以橢圓形接觸孔較亮。圓形接觸孔與多晶硅柵的間距較小，當(dāng)圓形接觸孔的圓度稍有偏差時，該接觸孔將會與多晶硅柵短接，由于多晶硅柵通過橢圓形接觸孔與P型有源區(qū)連接，所以堆積在圓形接觸孔表面的電子通過多晶硅柵、橢圓形接觸孔與P型有源區(qū)相連而減少，圓形接觸孔變亮。通過與沒有短接的圓形接觸孔進(jìn)行比對，可以非常容易地找到圓度不符合要求的圓形接觸孔。在電子束掃描設(shè)備中包括一個計算裝置，該計算裝置根據(jù)掃描結(jié)果，計算發(fā)生短接的接觸孔數(shù)量，并以百分比的方式量化表示接觸孔圓度的合格率。例如，為了驗證45納米及以下產(chǎn)品接觸孔圓度是否精確，定義接觸孔與多晶硅柵的特征尺寸為45納米及以下，并以陣列的形式、不同的間距重復(fù)排列，每個陣列共1000個接觸孔，對每個接觸孔以電子束掃描的方式逐一比對，通過比對可以得到各個特征尺寸下、各個圖形密度下圓度的精確度，并以百分比的形式量化給出接觸孔圓度的合格率。利用上述方法可以克服現(xiàn)有圓度測量條件下抽樣不足的問題，同時可以找出相同工藝在不同的圖形密度下的合格率，縮短工藝開發(fā)周期。以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，采用電子束掃描設(shè)備對半導(dǎo)體晶圓上的圓形接觸孔進(jìn)行掃描；所述半導(dǎo)體晶圓下包括襯底，所述襯底與低電位相接；其特征在于，在所述半導(dǎo)體晶圓上設(shè)置多個檢測電路結(jié)構(gòu)，設(shè)置一個所述檢測電路結(jié)構(gòu)的具體步驟包括 步驟a，在所述半導(dǎo)體晶圓上設(shè)置N型有源區(qū)和P型有源區(qū)； 步驟b，采用二氧化硅隔離所述N型有源區(qū)和所述P型有源區(qū)；所述N型有源區(qū)設(shè)置在P型阱中，所述P型有源區(qū)設(shè)置在N型阱中； 步驟c，采用多晶硅柵橋接所述N型有源區(qū)和所述P型有源區(qū)，在兩個有源區(qū)和所述多晶硅柵之間用柵氧化層隔離以形成互不導(dǎo)通的各自獨立部分； 步驟d，在所述N型有源區(qū)上連接有圓形接觸孔，在所述P型有源區(qū)和所述多晶硅柵上連接有橢圓形接觸孔； 步驟e，采用所述電子束掃描設(shè)備檢測所述圓形接觸孔的圓度。
2.如權(quán)利要求I所述的檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其特征在于，在所述半導(dǎo)體晶圓上以陣列的形式重復(fù)排列所述檢測電路結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其特征在于，當(dāng)所述圓形接觸孔的圓度符合標(biāo)準(zhǔn)時，所述N型有源區(qū)與所述P型阱形成PN結(jié)，所述PN結(jié)反向截至使所述半導(dǎo)體晶圓表面上的正電荷無法通過所述襯底與所述低電位相接；堆積在所述半導(dǎo)體晶圓表面的所述正電荷吸引電子反射導(dǎo)致所述電子束掃描設(shè)備收集到較少的二次電子，并導(dǎo)致所述圓形接觸孔較暗。
4.如權(quán)利要求3所述的檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其特征在于，當(dāng)所述圓形接觸孔的圓度符合標(biāo)準(zhǔn)時，所述P型有源區(qū)與所述N型阱形成PN結(jié)，所述PN結(jié)正向?qū)ㄊ顾霭雽?dǎo)體晶圓表面的正電荷通過所述襯底與所述低電位連接，所述電子束掃描設(shè)備收集到較多的二次電子導(dǎo)致所述橢圓形接觸孔較亮。
5.如權(quán)利要求I所述的檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其特征在于，當(dāng)所述圓形接觸孔的圓度腹部和標(biāo)準(zhǔn)時，所述圓形接觸孔與所述多晶硅柵短接，堆積在所述圓形接觸孔表面的電子通過所述多晶硅柵以及所述橢圓形接觸孔與所述P型有源區(qū)連接而導(dǎo)致所述電子減少，所述圓形接觸孔變亮。
6.如權(quán)利要求I中任意一項所述的檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其特征在于，在所述電子束掃描設(shè)備中設(shè)置一個計算裝置，所述電子束掃描設(shè)備分列掃描所述半導(dǎo)體晶圓上的所述檢測電路結(jié)構(gòu)后，所述計算裝置根據(jù)掃描結(jié)果計算不合格的所述圓形接觸孔的數(shù)量，并表示成百分比結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測半導(dǎo)體圓形接觸孔圓度的方法，其屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，在半導(dǎo)體晶圓上設(shè)置多個檢測電路結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體晶圓上設(shè)置N型有源區(qū)和P型有源區(qū)；采用二氧化硅隔離N型有源區(qū)和P型有源區(qū)；N型有源區(qū)設(shè)置在P型阱中，P型有源區(qū)設(shè)置在N型阱中；采用多晶硅柵橋接N型有源區(qū)和P型有源區(qū)，在兩個有源區(qū)和多晶硅柵之間用柵氧化層隔離以形成互不導(dǎo)通的各自獨立部分；在N型有源區(qū)上連接有圓形接觸孔，在P型有源區(qū)和多晶硅柵上連接有橢圓形接觸孔；檢測圓形接觸孔的圓度；上述技術(shù)方案的有益效果是可以有效、全面地反映出接觸孔圓度的工藝水平，為45納米以下的先進(jìn)接觸孔工藝開發(fā)提供支持，縮短開發(fā)周期。
文檔編號G01B15/04GK102944196SQ201210432250
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者王愷, 陳宏璘, 龍吟, 倪棋梁, 郭明升 申請人:上海華力微電子有限公司