[发明专利]半导体检测装置及检测方法

说明书

一种半导体检测装置及检测方法，半导体检测装置包括：晶圆承载装置，用于承载待测晶圆，所述待测晶圆包括若干采样区域；入射光系统，用于发射入射光；检测光系统，用于接收所述入射光并发射检测光，所述检测光经所述采样区域反射或透射形成；波前采集分析系统，用于根据所述检测光获取采样区域的波前畸变信息；应力分析系统，所述应力分析系统包括第一分析单元，且所述第一分析单元用于根据采样区域的波前畸变信息获取该采样区域的应力数据。从而，提供了一种精度高、灵敏度高、检测效率高、检测深度受限少、且不会在检测过程中对半导体结构产生破坏的半导体检测装置及相应的检测方法，以对半导体结构的应力分布情况进行检测。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种半导体检测装置及检测方法。

背景技术

在制造半导体器件的一些工艺过程中，由于不同材料之间的热膨胀系数(CTE，Coefficient of Thermal Expansion)不同，容易在半导体器件的结构内发生应力变化，从而，导致对半导体器件的性能、可靠性以生产良率造成不利影响。例如，半导体器件的结构内发生应力变化所形成的结构形变，可能导致产生半导体结构内部产生裂纹、膜层破裂、插塞结构弹出、硅脱胶等问题。在采用应力材料的晶体管中，晶体管的源漏或是鳍部的应力发生变化后，会对沟道内的载流子迁移率产生影响，导致半导体器件的性能受到影响。不仅如此，在制造半导体器件的过程中，半导体结构的前层若由于应力变化发生形变，还会增加后续的光刻对准等工艺的控制难度。

为了检测半导体结构的应力分布情况，现有技术中的一种方式是采用拉曼显微镜(Raman microscopy)。通过拉曼显微镜，能够提供分辨率较高的应力状态分布图，然而，拉曼显微镜的散射效率低、材料损伤阈值低，因此，拉曼显微镜的检测通量很低，这导致采用拉曼显微镜时，需要花费大量的时间才能获取到采样区域的数据，例如，采用拉曼显微镜需要花费数小时才能获取区域大小在10μm×10μm左右的数据，使得检测效率很低。不仅如此，采用拉曼显微镜时，只能对半导体结构的表面浅层进行检测，从而，类似掩埋结构或是深沟槽等深入半导体内部的结构的应力分布无法被检测，导致检测深度受限制大。

而在另一种现有技术的方式中，所采用的电子显微镜必须进行破坏性检测，从而会对半导体结构产生永久性的破坏。

因此，亟需提供一种精度高、灵敏度高、检测效率高、检测深度受限少、且不会在检测过程中对半导体结构产生破坏的半导体检测装置及相应的检测方法，以对半导体结构的应力分布情况进行检测。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种精度高、灵敏度高、检测效率高、检测深度受限少、且不会在检测过程中对半导体结构产生破坏的半导体检测装置及检测方法，以对半导体结构的应力分布情况进行检测。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供一种半导体检测装置，包括：晶圆承载装置，用于承载待测晶圆，所述待测晶圆包括若干采样区域；入射光系统，用于发射入射光；检测光系统，用于接收所述入射光并发射检测光，所述检测光经所述采样区域反射或透射形成；波前采集分析系统，用于根据所述检测光获取采样区域的波前畸变信息；应力分析系统，所述应力分析系统包括第一分析单元，且所述第一分析单元用于根据采样区域的波前畸变信息获取该采样区域的应力数据。

可选的，所述检测光系统包括：转向模块，用于将所述入射光朝所述待测晶圆转向为第一入射光，并用于将接收的所述检测光向所述波前采集分析系统发射；聚焦模块，用于将所述第一入射光在所述采样区域聚焦，所述第一入射光经所述采样区域反射形成所述检测光。

可选的，所述检测光系统包括：聚焦模块，用于将所述入射光在所述采样区域聚焦，所述入射光在聚焦后经采样区域透射形成初始检测光；准直模块，用于准直所述初始检测光形成所述检测光。

可选的，所述波前采集分析系统包括：波前传感模块，用于采集所述检测光的波前信息；波前分析模块，用于根据所述检测光的波前信息，获取所述采样区域的波前畸变信息。