[发明专利]检测通孔缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种检测通孔缺陷的方法。

背景技术

目前，电子束检测技术是通过电子束缺陷扫描仪(E-Beam defect scan tool)，以精确聚焦的电子束来探测缺陷的检测手段。其检测过程为：一、通过高压产生电子束，照射晶片，激发出二次电子、背散射电子和俄歇电子等(主要为二次电子)；二、二次电子被探测器感应并传送至图像处理器；三、处理后形成放大图像。电子束检测技术作为捕捉晶片缺陷的检测手段之一，其分辨率极高，经常被用于检测通孔蚀刻不足等材料缺陷。

随着半导体制造技术推进到更加先进的深亚微米技术，半导体金属布线的层数越来越多，相应的通孔刻蚀工艺也越多，并且伴随着通孔的尺寸随着器件设计尺寸逐步缩小。以DRAM制造为例，存储量由4M发展到512M时，设计规则由1μm缩小到0.16μm，其中通孔的尺寸也从0.8μm下降到了0.25μm。通孔尺寸越小，刻蚀的难度也越来越大，如果刻蚀不到位，就可能出现金属布线间的开路，直接导致器件失效。所谓通孔刻蚀，就是在两层互连金属线之间的层间膜内刻蚀出一系列通孔的过程，通孔里面填入用于两层金属线间的互连金属，通过这些金属线把成千上万的晶体管连成具有一定功能的器件回路。层间膜通常都是各种各样的绝缘膜，因此，通孔刻蚀属于绝缘膜刻蚀。

图1中为正常通孔和蚀刻不足通孔的比较示意图。正常通孔101为刻蚀金属间介质层(IMD)102在刻蚀终止层(stop layer)103上停止；然后打开刻蚀终止层103显露出下层的金属层104，从而形成正常通孔101。由于刻蚀设备等因素的限制，有的通孔会出现蚀刻不足的情况，即刻蚀终止层103没有被打开，因而也没有显露出下层的金属层104，也就是说，在该情况下，通孔内即使填入用于互连的金属，也无法连接上下两金属层，即出现金属布线间的开路。正常通孔101和蚀刻不足的通孔100相比，探测器接收到的二次电子数目是不同的，蚀刻不足的通孔底部为绝缘的刻蚀终止层，激发出的二次电子无法传导走，所以会反射给探测器，探测器接收到的电子数目越多，则放大的图像越亮；正常的通孔底部被打开，显露出下层的金属层，因此激发出的二次电子可以被传导走，与蚀刻不足的通孔相比，反射给探测器的二次电子要少一些，那么探测器接收到的电子数目就相对少一些，最终得到的图像就相对暗一些。

基于上述描述，当蚀刻不足通孔与正常通孔的图像亮暗差异达到一定程度时，假设为δ，则电子束缺陷扫描仪可以探测到该差异，从而确定出哪些是蚀刻不足的通孔。但是，随着通孔尺寸的不断减小，对于较小的通孔开口，无论正常还是蚀刻不足通孔内，激发的二次电子并反射出来的数量差异很小，因此导致正常通孔和蚀刻不足通孔反映到图像上的亮暗程度基本不存在明显差异，所以很难从中确定哪些是蚀刻不足的通孔。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：如何采用电子束缺陷扫描仪探测到蚀刻不足的通孔缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种检测通孔缺陷的方法，该方法包括：

对具有通孔的晶片进行热处理；

对所述通孔进行湿法刻蚀；

采用电子束缺陷扫描仪，对晶片上的通孔进行检测以得到通孔的灰度，当通孔的灰度小于设定灰度时，所述通孔为正常通孔，当通孔的灰度大于设定灰度时，所述通孔为蚀刻不足通孔。

所述热处理包括将晶片在氧气环境中进行热处理。

所述热处理包括将晶片在氟气环境中进行热处理。

所述热处理的温度为100～300摄氏度，时间为10～50分钟。

所述热处理的温度优选为150～200摄氏度，时间为20～40分钟。

采用氢氟酸对所述通孔进行湿法刻蚀，刻蚀时间为60～90秒。

所述氢氟酸与水的比例为1∶400～1∶200。

所述电子束缺陷扫描仪的像素型号为20～50纳米；电子束能量为1500～2000电子伏；电流为14～30纳安。