专利名称：弯曲结构金属连线缺陷的检测方法
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Vtl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Vtl = 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12，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 —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χ表示；
其中，带电电子束可以由扫描电子显微镜(SEMJcanning electron microscope) 提供，带电离子束可由聚焦带电离子束(FIB，incused 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，包括并联电阻礼和电阻&， 与电阻队串联的电流表30，与电阻&串联的电流表40，并联电阻队和&共同的接地端50， 并联电路的总电流I，流过队的电流I1和流过&的电流I2，其中电阻队是检测点70向左 到接地端的电阻，电阻&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al，另一条以X为横坐标，对应的Β为纵坐标的直线bl，如图3所示，包括曲线al，直线bl ; αχ对电流变化曲线al和直线bl的分析如下首先定义金属连线10的χ处的线电阻率
权利要求
1.一种带电粒子束检测弯曲结构金属连线缺陷的方法，该方法包括 弯曲结构金属连线两端为输出端并接相同的电位；带电粒子束沿与金属直线垂直的方向横向检测弯曲结构金属连线的金属直线上各点， 通过横向电流变化曲线变化确定缺陷的种类和位置范围；带电粒子束在确定的缺陷位置范围内沿金属直线的方向纵向检测弯曲结构金属连线 的金属直线，通过纵向电流变化曲线变化对缺陷位置进行精确定位。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带电粒子束是带电电子束或带电离子束ο
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带电粒子束带有恒定束流。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述横向电流变化曲线是各输出端电流与 对应金属直线上各点位置之间的对应关系，该对应关系可以为各输出端电流，各输出端电 流线性组合以及上述各输出端电流或各输出端电流线性组合随检测点位置改变的变化率 与对应各点位置的关系。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带电粒子通过电流变化曲线变化确定 缺陷的种类和位置范围为当横向电流变化曲线斜率不变，金属连线上没有缺陷；当横向电流变化曲线斜率增大，缺陷种类为孔洞或杂质缺陷，其位置范围是跳变点之 间的金属连线；当横向电流变化曲线斜率减小，缺陷种类为短路缺陷，其位置范围是跳变点之间的金 属连线。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各输出端电流是取对应金属直线上某 一稳定点的电流，稳定点附近若干点的平均电流，或各点的最大电流。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电流线性组合为两输出端电流的差值。
全文摘要
本发明提出一种带电粒子束检测弯曲结构金属连线缺陷的方法，该方法包括先把弯曲结构金属连线的首末端接相同电位，然后用带电粒子束横向检测弯曲结构金属连线的金属直线部分，并通过作出电流变化曲线确定缺陷的种类和位置范围，再通过纵向检测并分析电流变化曲线，最终确定弯曲结构金属连线缺陷的精确位置。该方法由于采用带电电子束或带电离子束进行检测，使检测的空间分辨率从微米级提高到纳米级，基本不受缺陷的材料的影响，能检测微小缺陷引起的很小的电阻变化，并通过横向检测缩短了弯曲结构金属连线缺陷的检测时间，极大地提高缺陷分析效率。
文档编号H01L21/768GK102054722SQ20091019878
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者秦天, 章鸣, 郭强, 郭志蓉, 龚斌 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司