半导体器件电性失效的检测方法

摘要

一种半导体器件电性失效的检测方法，包括：步骤S1：灰阶收集；a.以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域，通过程式设定为缺陷而被检测，并拍摄电子显微镜图谱；b.以半导体器件作为扫描对象，并在不同条件下扫描，进行灰阶分析；步骤S2：扫描条件筛选，进行电性测试；获得相似度数值；定义最优扫描条件；步骤S3：进行定点灰阶分析，获得电性有效的灰阶收集数据区间；步骤S4：电性失效区域预报。本发明通过电子束缺陷扫描仪所获得的灰阶收集数据与所述电性测试数据进行比较，可有效的预报电性失效区域和电性有效区域，为监测离子注入工艺优劣提供依据，并为即将采取的改善措施提供技术支持，为缩短半导体器件的研发周期提供有力的保障。

权利要求

1.一种半导体器件电性失效的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

执行步骤S1：灰阶收集，所述灰阶收集进一步包括，a、应用电子束缺陷扫描仪在半导体器件的金属连接层建立定点扫描程式，当离子束注入工艺中的剂量或者注入条件发生变化或偏差时，所述电子束缺陷扫描仪得到的图像灰阶数据会随之发生变化，并选取待测试模块中重复单元的内部区域，以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域，所述扫描单元区域通过程式设定为缺陷而被检测，并拍摄电子显微镜图谱；b、以具有所述扫描单元区域的半导体器件作为扫描对象，并在不同的条件下进行扫描，分别对不同扫描条件下所检测的扫面单元区域进行灰阶分析；

执行步骤S2：扫描条件筛选，所述扫描条件筛选进一步包括，执行步骤S21，以常规工艺条件制备的半导体器件为对象进行电性测试；执行步骤S22，将所述电性测试数据与所述灰阶收集数据进行比较，以获得相似度数值；执行步骤S23，将所述半导体器件在相同扫描条件下的相似度数值进行平均处理获得平均相似度数值，并将最高的平均相似度数值所对应的扫描条件定义为最优扫描条件；

执行步骤S3：进行定点灰阶分析，所述定点灰阶分析包括将在所述最优扫描条件下的灰阶收集数据与所述电性测试数据进行比较，以获得电性有效的灰阶收集数据区间；

执行步骤S4：电性失效区域预报，所述电子束缺陷扫描仪分析灰阶收集数据，并显示异常灰阶收集数据的位置，预报所述位置为电性失效区域。

2.如权利要求1所述的半导体器件电性失效的检测方法，其特征在于，所述扫描单元区域为512×512像素。

3.如权利要求1所述的半导体器件电性失效的检测方法，其特征在于，所述不同的扫描条件为不同电压、不同电流、不同亮度、不同对比度。

4.如权利要求1所述的半导体器件电性失效的检测方法，其特征在于，所述电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂具有敏感性。

5.如权利要求1所述的半导体器件电性失效的检测方法，其特征在于，正常灰阶收集数据区域为50～100，异于所述正常灰阶收集数据区域50～100的区域为电性失效区域。

说明书

半导体器件电性失效的检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种半导体器件电性失效的检测方法。

背景技术

[0002] 离子注入机是半导体器件制造中最关键的掺杂设备之一，是一种通过引导杂质注入半导体晶片，从而改变晶片传导率的设备。其中，杂质注入的深度和密度的均匀性都直接决定了注入晶片的品质。离子注入机均匀性控制技术是离子注入机的关键技术之一，其工作原理是通过基于各种控制与测量方法和装置将离子按设定的剂量均匀地、精确地注入到整个晶片表面。

[0003] 半导体器件离子注入的优劣对半导体器件好坏起到关键的作用，随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸按比例缩小，比如当半导体器件做到55nm以下时，半导体器件的均匀性也很大程度上取决于对离子注入的控制。如井区离子注入，源漏区离子注入的均匀性等都会对最终器件的均匀性产生影响，有时还会产生叠加或抵消效应。为了监测器件均匀性，通常地，大多采用在工艺制程完成后测试电性的方法。但是，这种方法的缺点在于发现问题比较滞后，难以及时发现在线问题。

[0004] 故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种半导体器件电性失效的检测方法。

发明内容

[0005] 本发明是针对现有技术中，传统的半导体器件电性测试方法发现问题比较滞后，难以及时发现在线问题等缺陷提供一种半导体器件电性失效的检测方法。

[0006] 为了解决上述问题，本发明提供一种半导体器件电性失效的检测方法，所述半导体器件电性失效的检测方法包括：

[0007] 执行步骤S1：灰阶收集，所述灰阶收集进一步包括，a、应用电子束缺陷扫描仪在半导体器件的金属连接层建立定点扫描程式，并选取待测试模块中重复单元的内部区域，以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域，所述扫描单元区域通过程式设定为缺陷而被检测，并拍摄电子显微镜图谱；b、以具有所述扫描单元区域的半导体器件作为扫描对象，并在不同的条件下进行扫描，分别对不同扫描条件下所检测的扫面单元区域进行灰阶分析；

[0008] 执行步骤S2：扫描条件筛选，所述扫描条件筛选进一步包括，执行步骤S21，以常规工艺条件制备的半导体器件为对象进行电性测试；执行步骤S22，将所述电性测试数据与所述灰阶收集数据进行比较，以获得相似度数值；执行步骤S23，将所述半导体器件在相同扫描条件下的相似度数值进行平均处理获得平均相似度数值，并将所述最高的平均相似度数值所对应的扫描条件定义为最优扫描条件；

[0009] 执行步骤S3：进行定点灰阶分析，所述定点灰阶分析包括将在所述最优扫描条件下的灰阶收集数据与所述电性测试数据进行比较，以获得电性有效的灰阶收集数据区间；

[0010] 执行步骤S4：电性失效区域预报，所述电子束缺陷扫描仪分析灰阶收集数据，并显示异常灰阶收集数据的位置，预报所述位置为电性失效区域。

[0011] 可选地，所述扫描单元区域为512×512像素。

[0012] 可选地，所述不同的扫描条件为不同电压、不同电流、不同亮度、不同对比度。

[0013] 可选地，所述电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂具有敏感性。

[0014] 可选地，当离子束注入工艺中的剂量或者注入条件发生变化或偏差时，所述电子束缺陷扫描仪得到的图像灰阶数据会随之发生变化。

[0015] 可选地，所述正常灰阶收集数据区域为50～100，异于所述正常灰阶收集数据区域50～100的区域为电性失效区域。

[0016] 综上所述，本发明通过电子束缺陷扫描仪所获得的灰阶收集数据与所述电性测试数据进行比较，可以有效的预报电性失效区域和电性有效区域，为监测离子注入工艺优劣提供依据，并为即将采取的改善措施提供技术支持，为缩短半导体器件的研发周期提供有力的保障。

附图说明

[0017] 图1所示为本发明半导体器件电性失效的检测方法的流程图；

[0018] 图2所述为电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂敏感性示意图；

[0019] 图3（a）所示为扫描单元区域示意图；

[0020] 图3（b）所示为半导体器件的灰阶分布图；

[0021] 图4所示为获取所述扫描条件的流程图；

[0022] 图5所示为正常灰阶收集数据区域与异常灰阶收集数据区域的示意图。

具体实施方式

[0023] 为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

[0024] 请参阅图1，图1所示为本发明半导体器件电性失效的检测方法的流程图。所述半导体器件电性失效的检测方法，包括以下步骤：

[0025] 执行步骤S1：灰阶收集；具体地，所述灰阶收集进一步包括，a、应用电子束缺陷扫描仪在半导体器件的金属连接层建立定点扫描程式，并选取待测试模块中重复单元的内部区域，以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域，所述扫描单元区域通过程式设定为缺陷而被检测，并拍摄电子显微镜图谱；b、以具有所述扫描单元区域的半导体器件作为扫描对象，并在不同的条件下进行扫描，分别对不同扫描条件下所检测的扫面单元区域进行灰阶分析；其中，所述扫描单元区域优选的为512×512像素。所述不同的扫描条件包括但不限于不同电压、不同电流、不同亮度、不同对比度。

[0026] 执行步骤S2：扫描条件筛选；具体地，所述扫描条件筛选进一步包括，执行步骤S21，以常规工艺条件制备的半导体器件为对象进行电性测试；执行步骤S22，将所述电性测试数据与所述灰阶收集数据进行比较，以获得相似度数值；执行步骤S23，将所述半导体器件在相同扫描条件下的相似度数值进行平均处理获得平均相似度数值，并将所述最高的平均相似度数值所对应的扫描条件定义为最优扫描条件。

[0027] 执行步骤S3：进行定点灰阶分析；具体地，所述定点灰阶分析包括将在所述最优扫描条件下的灰阶收集数据与所述电性测试数据进行比较，以获得电性有效的灰阶收集数据区间。

[0028] 执行步骤S4：电性失效区域预报。具体地，所述电子束缺陷扫描仪分析灰阶收集数据，并显示异常灰阶收集数据的位置，预报所述位置为电性失效区域。

[0029] 作为本发明的具体实施方式，在本发明中，所述电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂具有敏感性。即，当离子束注入工艺中的剂量或者注入条件发生变化或偏差时，所述电子束缺陷扫描仪得到的图像灰阶数据会随之发生变化。如图2所示，图2所述为电子束缺陷扫描仪对离子束注入掺杂敏感性示意图。明显地，所述p型掺杂区11与所述n型掺杂区12具有不同的灰阶数据。

[0030] 非限制性的列举，所述半导体器件电性失效的检测方法，包括以下步骤：

[0031] 执行步骤S1：灰阶收集；具体地，如图3（a）、图3（b）所示，图3（a）所示为扫描单元区域示意图。图3（b）所示为半导体器件的灰阶分布图。所述灰阶收集进一步包括，a、应用电子束缺陷扫描仪在半导体器件的金属连接层建立定点扫描程式，并选取待测试模块中重复单元的内部区域，以所述电子束缺陷扫描仪能够扫描的最小区域作为扫描单元区域，所述扫描单元区域通过程式设定为缺陷而被检测，并拍摄电子显微镜图谱；b、以具有所述扫描单元区域的半导体器件作为扫描对象，并在不同的条件下进行扫描，分别对不同扫描条件下所检测的扫面单元区域进行灰阶分析；其中，所述扫描单元区域优选的为512×512像素。所述不同的扫描条件包括但不限于不同电压、不同电流、不同亮度、不同对比度。

[0032] 执行步骤S2：扫描条件筛选；具体地，如图4所示，图4所示为获取所述扫描条件的流程图。所述扫描条件筛选进一步包括，执行步骤S21，以常规工艺条件制备的半导体器件为对象进行电性测试；执行步骤S22，将所述电性测试数据与所述灰阶收集数据进行比较，以获得相似度数值；执行步骤S23，将所述半导体器件在相同扫描条件下的相似度数值进行平均处理获得平均相似度数值，并将所述最高的平均相似度数值所对应的扫描条件定义为最优扫描条件。作为本领域的技术人员容易理解地，所述相似度数值表征所述灰阶收集数据与所述电性测试数据的关联程度，关联程度越高则相似度数值越大，关联程度越低则相似度数值越低。

[0033] 执行步骤S3：进行定点灰阶分析；具体地，如图5所示，图5所示为正常灰阶收集数据区域与异常灰阶收集数据区域的示意图。所述定点灰阶分析包括将在所述最优扫描条件下的灰阶收集数据与所述电性测试数据进行比较，以获得电性有效的灰阶收集数据区间。非限制性的列举，所述正常灰阶收集数据区域13为50～100，异于所述正常灰阶收集数据区域50～100的区域为电性失效区域14。

[0034] 执行步骤S4：电性失效区域预报；所述电子束缺陷扫描仪分析灰阶收集数据，并显示异常灰阶收集数据的位置，预报所述位置为电性失效区域。具体地，在本发明中，所述正常灰阶收集数据区域50～100的区域为电性有效区域，异于所述正常灰阶收集数据区域50～100的区域为电性失效区域。

[0035] 综上所述，本发明通过电子束缺陷扫描仪所获得的灰阶收集数据与所述电性测试数据进行比较，可以有效的预报电性失效区域和电性有效区域，为监测离子注入工艺优劣提供依据，并为即将采取的改善措施提供技术支持，为缩短半导体器件的研发周期提供有力的保障。

[0036] 本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。