一種檢測金屬缺陷的方法
【專利摘要】本發明提供一種檢測金屬缺陷的方法，包括步驟：1)提供待檢測的金屬線，所述金屬線埋設在介質層中由介質層隔離；2)去除其中一條金屬線一端上的介質層，露出該端頭，并用探針接觸；3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動，電子束移動過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發現電流值出現變化，則說明存在金屬缺陷。本發明利用電子束作為電流源，通過電子束移動引起電流的變化來探測并定位缺陷的位置。本發明不需要將整條金屬線全部暴露，不會引進新的金屬缺陷，并且操作簡單，適用于工業化生產。
【專利說明】
一種檢測金屬缺陷的方法
技術領域
[0001]本發明涉及半導體失效分析領域，特別是涉及一種檢測金屬缺陷的方法。
【背景技術】
[0002]目前，在半導體集成電路工藝制造晶圓的過程中，晶圓內金屬連線的孔洞或雜質顆粒缺陷是主要失效模式，對晶圓成品率有很大影響。孔洞會引起金屬線開路，雜質顆粒則可能會引起金屬線間短路，如圖1所示為開路情況，圖2為兩條金屬線短路情況。隨著金屬間間隔越來越窄、金屬線的特征尺寸(CD)越來越小，半導體先進工藝(28nm/32nm)中產生的金屬缺陷也成為芯片產率低的重要原因。
[0003]當缺陷的尺寸在納米量級時，可以借助掃描電子顯微鏡(Scanning ElectronMicroscope, SEM)對可能存在缺陷的金屬線進行放大觀察，但是這種方法存在以下缺點:首先，耗時長，尤其是對于特別長的金屬線，往往需要花費數小時的時間定位缺陷；其次要求觀察人員全程注意力集中，容易遺漏缺陷；而且整個觀察過程對掃描電鏡的載物臺的移動精度要求非常高。另外，現有技術中還采用探針來檢測缺陷，過程為:首先進行研磨介質層直至暴露出需要整條待檢測的金屬線，之后將探針接觸金屬線的其中一端并施加電壓，將金屬線的另一端接地。移動探針，若探測到接地端的電流從無電流突然出現電流，則說明電流突變的區域存在缺陷。但是由于探針直接在金屬線上移動，容易毀壞原有的缺陷，并人為制造額外的缺陷，導致無法精確探測并定位缺陷的位置。
[0004]因此，提供一種新型的檢測金屬缺陷的方法是本領域技術人員需要解決的課題。
【發明內容】
[0005]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種檢測金屬缺陷的方法，用于解決現有技術中檢測缺陷時容易人為引進額外缺陷、且耗時長等的問題。
[0006]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種檢測金屬缺陷的方法，所述方法至少包括以下步驟:
[0007]I)提供待檢測的金屬線，所述金屬線埋設在介質層中由介質層隔離；
[0008]2)去除其中一條金屬線一端上的介質層，露出該端頭，并用探針接觸；
[0009]3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動，電子束移動過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發現電流值出現變化，則說明存在金屬缺陷。
[0010]作為本發明檢測金屬缺陷的方法的一種優化的方案，所述步驟3)中對于電子束和探針位于同一條金屬線上的情況，若發現電子束移動過程中，探針端讀取的吸收電流值從無到有，則說明該條金屬線上存在引起開路的缺陷，缺陷位置在電流從無到有之間。
[0011]作為本發明檢測金屬缺陷的方法的一種優化的方案，所述步驟3)中對于電子束和探針分別位于兩條金屬線上且為相反端的情況，若發現電子束移動過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現先變大后變小的趨勢，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最大值附近。
[0012]作為本發明檢測金屬缺陷的方法的一種優化的方案，所述步驟3)中對于電子束和探針分別位于兩條金屬線上且為相同端的情況，若發現電子束移動過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現先變小后變大的趨勢，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最小值附近。
[0013]作為本發明檢測金屬缺陷的方法的一種優化的方案，所述步驟I)中待檢測的金屬線相互平行地埋設在介質層中由介質層隔開。
[0014]作為本發明檢測金屬缺陷的方法的一種優化的方案，所述金屬線的特征尺寸范圍為 60 ?120nm。
[0015]作為本發明檢測金屬缺陷的方法的一種優化的方案，所述步驟2)中采用離子束研磨的方式去除其中一條金屬線一端上的介質層。
[0016]作為本發明檢測金屬缺陷的方法的一種優化的方案，所述離子束源采用Ga、As或者In。
[0017]作為本發明檢測金屬缺陷的方法的一種優化的方案，所述探針的尖端直徑范圍為45 ?55nm0
[0018]作為本發明檢測金屬缺陷的方法的一種優化的方案，所述步驟3)中采用掃描電子顯微鏡設備中的電子槍發射電子束。
[0019]如上所述，本發明的檢測金屬缺陷的方法，包括步驟:1)提供待檢測的金屬線，所述金屬線埋設在介質層中由介質層隔離；2)去除其中一條金屬線一端上的介質層，露出該端頭，并用探針接觸；3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動，電子束移動過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發現電流值出現變化，則說明存在金屬缺陷。本發明利用電子束作為電流源，通過電子束移動引起電流的變化來探測并定位缺陷的位置。本發明不需要將整條金屬線全部暴露，不會引進新的金屬缺陷，并且操作簡單，適用于工業化生產。
【附圖說明】
[0020]圖1為常見的金屬缺陷引起的金屬線開路的結構示意圖。
[0021]圖2為的常見的金屬缺陷引起的金屬線短路的結構示意圖。
[0022]圖3為本發明檢測金屬缺陷的方法的流程示意圖。
[0023]圖4為本發明提供的金屬線。
[0024]圖5為去除金屬線一端上介質層的結構示意圖。
[0025]圖6為本發明的電子束和探針在同一條金屬線上的示意圖。
[0026]圖7為本發明的電子束和探針分別在兩條金屬線上的示意圖。
[0027]元件標號說明
[0028]101介質層
[0029]102, 102a, 102b 金屬線
[0030]201電子槍
[0031]202探針
【具體實施方式】
[0032]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0033]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0034]本發明提供一種檢測金屬缺陷的方法，如圖3所示流程圖，所述方法至少包括以下步驟:
[0035]SI，提供待檢測的金屬線，所述金屬線埋設在介質層中由介質層隔離；
[0036]S2，去除其中一條金屬線一端上的介質層，露出該端頭，并用探針接觸；
[0037]S3，用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動，電子束移動過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發現電流值出現變化，則說明存在金屬缺陷。
[0038]下面結合具體附圖對本發明檢測金屬缺陷的方法作詳細的介紹。
[0039]首先執行步驟SI，如圖4所示，提供待檢測的金屬線102，所述金屬線102埋設在介質層101中由介質層101隔離。
[0040]所述金屬線102間相互平行，每條金屬線102均由介質層101包覆。所述金屬線101可以是銅、鋁等導電材料，在此不限。進一步地，所述金屬線101的特征尺寸范圍為60?120nm。所述介質層102可以是任何用來使金屬線絕緣的材料，例如二氧化硅等。
[0041]然后執行步驟S2，去除其中一條金屬線一端上的介質層，露出該端頭，并用探針接觸。
[0042]具體地，如圖5所示，可以采用離子束切割的方式去除金屬線102 —端上的介質層101，使金屬線102的該端表面暴露。去除的介質層101的形狀可以是長方體或者圓柱體，但并不限于此。本實施例中，去除的介質層101的形狀為長方體，去除的介質層101尺寸大小以能使探針202順利接觸金屬線為準。
[0043]進行離子束研磨所采用的離子源可以是Ga、As或者In。本實施例中，采用Ga離子作為離子源。
[0044]更進一步地，所述探針202被安裝在掃描電子顯微鏡的腔室中，其尖端直徑控制在45?55nm范圍內。本實施例中，所述探針的尖端直徑優選為50nm左右。
[0045]最后執行步驟S3，用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動，電子束移動過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發現電流值出現變化，則說明存在金屬缺陷。
[0046]所述電子束用來提供金屬線導電的電流，由于電子束的穿透性，即使金屬線被介質層覆蓋，電子束依然可以穿透介質層進入金屬線，產生電流，可以防止測試過程中因物理接觸導致金屬線的發生損傷而引進新的缺陷。如圖6和圖7所示，所述電子束由掃描電子顯微鏡的電子槍201來發射，電子束所產生電流的大小以及電子束束斑尺寸的大小可以通過掃描電子顯微鏡進行參數調整。
[0047]在一實施例中，電子束和探針202位于同一條金屬線上，即探針202接觸金屬線102的暴露位置，電子束則打在該條金屬線的另一端。如圖6所示，將電子束逐漸向探針202端，每移動一次，讀取一次探針202端的吸收電流，如果發現從第I至第η位置處所讀取的吸收電流均為0，而η+1位置有電流值出現，則說明該條金屬線102開路，且開路位置為第η次和第η+1次的之間。出現上述現象的原因是，當電子束處于第I至第η位置處時，該金屬線處于開路狀態；當電子束移至η+1位置時，金屬線處于通路狀態。
[0048]在另一實施例中，電子束和探針202分別位于兩條由介質層101隔開的金屬線102a、102b上，探針202接觸金屬線102a的暴露位置，電子束則打在另一條金屬線102b的另一端。如圖7所不，將電子束沿著金屬線102b移動，每移動一次，讀取一次探針202端的吸收電流，如果發現從第I至第η+1的位置處所讀取的吸收電流呈逐漸變大的趨勢，而第η+2位置的電流又減小，則說明這兩條金屬線102a、102b之間有短路，且短路位置為η+1位置的附近。出現上述現象的原因是，由于存在缺陷，金屬線102a和金屬線102b之間電連通，電子束從第I位置移動至第η+1位置過程中，通過兩條金屬線102a、102b電流的路徑越來越短，電阻越來越小，通過的電流則逐漸變大；當電子束經過缺陷向金屬線102b另一端移動時，通過兩條金屬線102a、102b電流的路徑越來越長，電阻越來越大，通過的電流則逐漸變小。
[0049]在又一實施例中，電子束和探針分別位于兩條由介質層隔開的金屬線上，探針接觸金屬線的暴露位置，電子束則打在另一條直線的同一端(未予以圖示)。如圖7所示，將電子束沿著金屬線移動，每移動一次，讀取一次探針端的吸收電流，若發現電子束移動過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現先變小后變大的趨勢，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最小值附近。出現上述現象的原因也是由于移動過程中電流路徑的長短變化引起的。
[0050]綜上所述，本發明提供一種檢測金屬缺陷的方法，所述方法至少包括步驟:1)提供待檢測的金屬線，所述金屬線埋設在介質層中由介質層隔離；2)去除其中一條金屬線一端上的介質層，露出該端頭，并用探針接觸；3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動，電子束移動過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發現電流值出現變化，則說明存在金屬缺陷。本發明利用電子束作為電流源，通過電子束移動引起電流的變化來探測并定位缺陷的位置。本發明不需要將整條金屬線全部暴露，不會引進新的金屬缺陷，并且操作簡單，適用于工業化生產。
[0051]所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0052]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種檢測金屬缺陷的方法，其特征在于，所述方法至少包括: 1)提供待檢測的金屬線，所述金屬線埋設在介質層中由介質層隔離； 2)去除其中一條金屬線一端上的介質層，露出該端頭，并用探針接觸； 3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動，電子束移動過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發現電流值出現變化，則說明在電流變化處存在金屬缺陷。2.根據權利要求1所述的檢測金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟3)中對于電子束和探針位于同一條金屬線上的情況，若發現電子束移動過程中，探針端讀取的吸收電流值從無到有，則說明該條金屬線上存在引起開路的缺陷，缺陷位置在電流從無到有之間。3.根據權利要求1所述的檢測金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟3)中對于電子束和探針分別位于兩條金屬線上且為相反端的情況，若發現電子束移動過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現先變大后變小的趨勢，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最大值附近。4.根據權利要求1所述的檢測金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟3)中對于電子束和探針分別位于兩條金屬線上且為相同端的情況，若發現電子束移動過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現先變小后變大的趨勢，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最小值附近。5.根據權利要求1所述的檢測金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟I)中待檢測的金屬線相互平行地埋設在介質層中由介質層隔開。6.根據權利要求1所述的檢測金屬缺陷的方法，其特征在于:所述金屬線的特征尺寸范圍為60?120nm。7.根據權利要求1所述的檢測金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟2)中采用離子束研磨的方式去除其中一條金屬線一端上的介質層。8.根據權利要求7所述的檢測金屬缺陷的方法，其特征在于:所述離子束源采用Ga、As或者In。9.根據權利要求1所述的檢測金屬缺陷的方法，其特征在于:所述探針的尖端直徑范圍為45?55nm。10.根據權利要求1所述的檢測金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟3)中采用掃描電子顯微鏡設備中的電子槍發射電子束。
【文檔編號】G01N23/00GK105845590SQ201510016711
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月13日
【發明人】殷原梓
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司