[发明专利]用于检测半导体器件中的缺陷的装置及使用该装置的方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于检测半导体器件中的缺陷的装置，更具体地说，涉及检测半导体器件中的电缺陷的装置及使用该装置的方法。

发明背景

在半导体器件的制造过程中，可能出现各种缺陷。这些缺陷可能引起半导体器件的故障和失效。在器件制造过程中产生的缺陷通常可以分为两类，包含物理缺陷(例如粒子)和电缺陷，物理缺陷引起半导体衬底表面上的物理异常，电缺陷不与物理缺陷同时出现，但可导致半导体器件的电失效。物理缺陷通常可以通过传统的图像观察设备来检出。然而电缺陷一般不能通过普通的表面检查设备来检出。

已知利用电子束检验装置，沿着形成的栅极的层叠结构的壁，测试延伸到隔离层之间的半导体掺杂区的接触空穴。利用电子束检验装置，在线监视形成在半导体衬底中的接触空穴是处于开的状态，还是处于不开的状态。如果在接触空穴中有未蚀刻材料层(例如，氧化物或氮化物层)，初级电子不能正常流动到硅衬底，使得电子积聚在未蚀刻材料层的表面上。然后，可能从硅衬底的表面发射大量的次级电子。随着次级电子发射系数的不同，对于发射大量次级电子的部分，即与不存在未蚀刻材料层的部分相比较，存在未蚀刻材料层的部分，可以显示更亮(白)或更暗(黑)的图像。然而，这种方法不能够稳定地检测出所有的未蚀刻情况，并且进一步在将材料淀积到接触空穴中之前完成。

因此，希望提供改进的方法和装置，用于在半导体器件制造过程中检测电缺陷。

发明综述

根据本发明的各种实施例，提供了用于检测半导体器件中的缺陷的方法和装置，所述半导体器件包含多个导电焊盘。所述方法包含在多个导电焊盘中的一些导电焊盘中积聚电子，在电子积聚在多个导电焊盘中的一些导电焊盘中之后，基于从上述这些导电焊盘发射的次级电子，检测上述这些导电焊盘之间的第一差别。空穴积聚在多个导电焊盘中的一些导电焊盘中，空穴积聚在多个导电焊盘中的一些导电焊盘中之后，基于从上述这些导电焊盘发射的次级电子，检测上述这些导电焊盘之间的第二差别。基于第一差别和第二差别，确定在导电焊盘之一中是否存在缺陷。

在本发明的另一个实施例中，检测操作包含给多个导电焊盘中的一些导电焊盘施加初级电子束。在多个导电焊盘中的一些导电焊盘的表面处积聚电子和空穴。通过将施加给多个导电焊盘中的一些导电焊盘的初级电子束的能量至调节第一水平，可以积聚电子，通过将施加给多个导电焊盘中的一些导电焊盘的初级电子束的能量调节至第二水平，可以积聚空穴。也可以利用离子发生器积聚电子和/或空穴。

在本发明的另一个实施例中，检测与一个导电焊盘相联系的第一电压差别和与该导电焊盘相联系的第二电压差别。检测操作可以进一步包含基于检测到的第一电压差别，将第一亮图像或者第一暗图像与该导电焊盘相联系，基于检测的第二电压差别，将第二亮图像或者第二暗图像与该导电焊盘相联系。可以基于标准值确定电压差别。还可以是，基于从一个导电焊盘发射的次级电子和多个导电焊盘中至少另一个导电焊盘发射的次级电子相比，确定电压差别。

在本发明的其它的实施例中，确定缺陷是否存在可以包含：当一个导电焊盘与第一暗图像或第二亮图像相联系时，确定由结漏源引起的电缺陷存在于该导电焊盘中。当一个导电焊盘与第一亮图像和第二暗图像相联系时，还可以确定存在于该导电焊盘中的电缺陷是由该导电焊盘和半导体衬底之间的未蚀刻接触部分引起的。当一个导电焊盘与第一亮图像和第二亮图像相联系时，可以进一步确定存在于该导电焊盘中的电缺陷是由该导电焊盘与半导体器件的相邻导线之间的短路引起的。当一个导电焊盘与第一暗图像和第二暗图像相联系时，也可以确定存在于该导电焊盘中的物理缺陷。

在本发明的再一个实施例中，通过选择在半导体器件的表面和半导体器件的背面之间产生电压差，以便在多个导电焊盘中的一些导电焊盘中积聚电子。可以通过选择在半导体器件的表面和半导体器件的背面之间产生电压差，以便在多个导电焊盘中的一些导电焊盘中积聚空穴。可以通过调整施加给多个导电焊盘中的一些导电焊盘的初级电子束的能量，可以产生电压差。