[发明专利]弯曲结构金属连线缺陷的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属连线中缺陷的检测方法，特别涉及一种弯曲结构金属连线缺陷的检测方法。

背景技术

目前，在半导体集成电路工艺制造晶圆的过程中，晶圆内金属连线的孔洞或杂质颗粒缺陷是主要失效模式，对晶圆成品率有很大影响。因此，针对生产过程中缺陷的监控设计了晶圆允收测试(WAT，wafer acceptance test)以及可靠性检测。

激光束诱发阻抗变化(OBIRCH，optical beam induced resistance change)是利用激光束的热效应使被照射处的温度变化进而引起阻值变化的原理进行失效定位分析的技术。在待测器件两个输入端外加电压，同时利用激光束照射待测器件上的各点，通过激光束的热效应使被照射的各点的温度发生变化并由此产生被照射的各点的阻值变化即热敏电阻效应，从而引起输出端的输出电流变化，并记录所述输出电流的变化趋势与激光束照射的各点的对应关系。当激光束照射到有缺陷的各点时，由于缺陷的材料特性不同于正常区域，激光束照射引起的电阻变化会不同于正常区域，此时待测器件输出端的输出电流变化趋势就会不同，从而定位缺陷的位置。OBIRCH技术可以检测集成电路制造过程中产生的缺陷，也可以检测后续可靠性测试过程中产生的缺陷，如电迁移测试引起的金属连线中的空洞。

OBIRCH技术仅适合半导体器件的较大范围缺陷定位，其检测的空间分辨率受到光学成像系统的限制，只能达到微米级，无法满足小尺寸失效分析的需要，尤其在对尺寸狭窄的金属互连线进行缺陷检测时，由于激光光斑尺寸的限制以及受缺陷的材料与尺寸的影响，OBIRCH技术存在缺陷查找的灵敏度以及定位精度太低的问题。

除了激光束诱发阻抗变化外，还有带电粒子束探测金属连线缺陷法，结合图1～图3说明该方法的原理：

步骤1、把金属连线的两端接到一个相同的电位V₀上，并在两端分别接电流表；

本步骤中，当两端接地时，作为特例，相同电位V₀＝0伏；

步骤2、带电粒子束沿金属连线检测，测量和记录检测点70的位置和对应的电流I₁和I₂，作出电流变化曲线，并分析确定缺陷位置；

本步骤中，带电粒子束检测方向是沿金属连线并从左端开始到右端结束，如图1所示，包括金属连线10，金属连线10中的缺陷20，金属连线10一端串联电流表a30，金属连线10另一端串联电流表b40，金属连线10两端的共同接地端50，带电粒子束60，带电粒子束检测点70；

本步骤中，恒定束流带电粒子束60将带电电子束或带电离子束照射到金属连线10的表面，带电电子束或带电离子束产生的恒定电流将会分别流向金属连线10接地的左右两端，并定义流向左端的电流为I₁，流向左端的电流为I₂，带电粒子束检测点70在金属连线10上的位置由x表示；

其中，带电电子束可以由扫描电子显微镜(SEM，Scanning electron microscope)提供，带电离子束可由聚焦带电离子束(FIB，Focused ion beam)提供；

图2为带电粒子束在金属连线上检测时的等效电路图，包括并联电阻R₁和电阻R₂，与电阻R₁串联的电流表30，与电阻R₂串联的电流表40，并联电阻R₁和R₂共同的接地端50，并联电路的总电流I，流过R₁的电流I₁和流过R₂的电流I₂，其中电阻R₁是检测点70向左到接地端的电阻，电阻R₂是检测点70向右到接地端的电阻，并联电路总电流I就是带电粒子束总电流；

本步骤中，I₁可用电流表30测量，I₂可用电流表40测量，电流变化曲线具体是指：一条以x为横坐标，对应的(I₂-I₁)为纵坐标的曲线a1，另一条以x为横坐标，对应的为纵坐标的直线b1，如图3所示，包括曲线a1，直线b1；

对电流变化曲线a1和直线b1的分析如下：

首先定义金属连线10的x处的线电阻率：

ρ_l(x)＝ρ(x)/S    (0.1)