[发明专利]MOS器件掺杂缺陷的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种MOS器件掺杂缺陷的检测方法。

背景技术

在MOS器件的制造中，离子掺杂是一种常用的技术手段，例如阱区的掺杂、深阱区的掺杂、源/漏轻掺杂区、源/漏重掺杂区以及口袋区等等都要用到离子掺杂工艺。在上述离子掺杂工艺中如果存在缺陷，则对MOS器件的性能会造成较大的影响，因此在现有技术中通常都要通过对集成电路芯片的失效分析而对离子掺杂的缺陷进行测试。

掺杂工艺形成的缺陷很难通过表面形貌来判断，在排除其它可见缺陷的基础上，通常是通过结合经验推断存在这种缺陷的可能性，这样就存在相当的不确定性。另外，也可以通过扫描电容显微镜(SCM，Scanning CapacitanceMicroscopy)和扫描电子显微镜来判定。

电容显微镜技术是通过捕捉表面电阻的变化来成像的，其设备昂贵，操作复杂，并且测试样品的制备要求很高，通常需要去除多晶硅，保留深阱区，因此制备非常困难，而且定位困难、成功率不高。鉴于上述缺点，电容显微镜技术在检测掺杂缺陷方面的实用性不高。

扫描电子显微镜的电压亮度对比技术也是常见和实用的掺杂缺陷检测手段，扫描电子显微镜通过PN结表面的金属插塞来收集表面结反射的二次电子的多寡，呈现出明暗对比的图像。具体地，当PN结正偏或导通时，二次电子反射率最高，金属插塞表面为“亮”；当PN结反偏时，二次电子反射率低，金属插塞表面为“灰”；当结断开时，二次电子反射率最低，金属插塞表面为“暗”，所述“灰”介于“亮”和“暗”之间。在离子掺杂工艺中，掺杂离子的浓度不同可导致扫描电子显微镜呈现出不同亮度的图像，从而可以根据图像的明亮程度判断离子掺杂的工艺是否存在缺陷。通常地，采用扫描电子显微镜测试后，人们利用肉眼来观察测试图上的明亮程度和图形区域，这样就存在对图形区域定位困难和对明亮程度的判断不准确的问题，因此测试的精确度较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种MOS器件掺杂缺陷的检测方法可以提高检测的精确度。

本发明的MOS器件掺杂缺陷的检测方法，包括步骤：

预先建立缺陷模型库，所述缺陷模型库包括掺杂区域缺失的MOS器件以及其对应的扫描电子显微镜测试图，即缺陷模型图，所述缺陷模型图包括源极/漏极上的金属插塞所对应的图形；

提供待检测MOS器件，所述待检测MOS器件包括位于半导体器件上与半导体器件连通的金属插塞；

利用扫描电子显微镜对所述MOS器件表面进行测试得到测试图，所述测试图包括金属插塞对应的图形；

利用所述测试图和所述缺陷模型图比对，当所述测试图中金属插塞对应的图形和所述缺陷模型图中金属插塞对应的图形亮度越接近，则所述待检测MOS器件存在掺杂缺陷的区域和该缺陷模型图对应的MOS器件缺失的掺杂区域越接近。

优选的，所述金属插塞包括位于源极/漏极上与源极/漏极连通的第一金属插塞，位于栅极上与栅极连通的第二金属插塞；

所述利用所述测试图和所述缺陷模型图比对的步骤包括比较所述测试图中第一金属插塞对应的图形和所述缺陷模型图中源极/漏极上的第一金属插塞对应的图形；比较所述测试图中第二金属插塞对应的图形和所述缺陷模型图中栅极上的第二金属插塞对应的图形。

优选的，所述建立缺陷模型库的步骤包括：

提供所述存在掺杂缺失的MOS器件，所述掺杂缺失的MOS器件包括位于源极/漏极上与源极/漏极连通的第一金属插塞，位于栅极上与栅极连通的第二金属插塞；

利用扫描电子显微镜对所述源极/漏极上的第一金属插塞和栅极上的第二金属插塞进行测试，得到所述缺陷模型图。

优选的，还包括步骤：

提供存在掺杂缺失的MOS器件和不存在掺杂缺失的MOS器件；

将所述待检测MOS器件的栅极、所述存在掺杂缺失的MOS器件的栅极和所述不存在掺杂缺失的MOS器件的栅极相连，并且连接到第一金属层；

将所述待检测MOS器件的源极、所述存在掺杂缺失的MOS器件的源极和所述不存在掺杂缺失的MOS器件的源极相连，并且连接到第二金属层；

将所述待检测MOS器件的的漏极、所述存在掺杂缺失的MOS器件的漏极和所述不存在掺杂缺失的MOS器件的漏极相连，并且连接到第三金属层；

向第一金属层、第二金属层、第三金属层施加电压，并测试所述待检测MOS器件、所述存在掺杂缺失的MOS器件和所述不存在掺杂缺失的MOS器件的电学特性曲线；