Cmos中p型源漏离子注入对准度的监控结构及方法
【专利摘要】本发明提供了CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控结构及方法，该监控结构包括光阻区和P型源漏离子注入区，P型源漏离子注入区由P型阱-P型源漏极结构构成，包括：P型阱、P型源漏极、栅极、介质层以及对应于P型源漏极的接触孔；光阻区由P型阱-N型源漏极结构构成包括：P型阱、N型源漏极、栅极、介质层，以及对应于N型源漏极的接触孔；对P型源漏离子注入区和光阻区分别注入P型源漏极离子和N型源漏极离子；经正电势电子束扫描得到电压衬度影像中，根据发生变化的接触孔即可监控光阻区的对准度，从而实现对CMOS中P型源漏离子注入对准度的实时监控，避免P型源漏离子注入到NMOS的P型阱中而导致NMOS漏电现象的发生。
【专利说明】CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控结构及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体【技术领域】，特别涉及一种监控CMOS中P型源漏离子注入对准度 的监控结构及监控方法。
【背景技术】
[0002] 随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸按比例缩小，各种工艺的工艺窗口越来越 小，CMOS器件成为现有集成电路中重要的电子元件之一，在CMOS器件的制备过程中，对各 种工艺制程的要求越来越高，比如源漏离子注入对准度等；如图1所示，为经电子束扫描得 到的NM0S的漏电缺陷示意图，经研究发现，NM0S产生漏电缺陷的形成原因之一是在P型源 漏离子注入时产生对准度偏差，从而导致在NM0S中的P型阱中注入了 P型源漏离子，如图1 中，虚线框中本应为暗孔的位置显示为亮孔，这说明NM0S的P型阱中注入了 P型源漏离子， 也即是P型源漏离子注入产生对准度偏差。NM0S产生漏电缺陷将导致整个CMOS器件甚至 良率失效，从而增加成本。因此，针对此P型源漏离子注入对准度进行监控是十分必要的。 P型源漏离子注入产生对准度偏差归根到底是由于P型源漏离子注入时，覆盖在NM0S区域 的光阻发生对准度偏差导致的。因此，监控P型源漏离子注入对准度偏差可以通过监控该 P型源漏离子注入过程中的光阻对准度偏差来实现。
[0003] 如图2所示，P型源漏离子注入时光阻产生对准度偏差的各种情况示意图，其中， 虚线表示异常位置，实线表示正常位置，可以看到，光阻发生偏差的情况包括：单一方向偏 移型（图2中（a))、外溢型（图2中（b))、内收型（图2中（c))、旋转型（图2中⑷）、综 合性（图2中（e))。目前业界都采用光学检测进行监控，但是由于分辨率的限制和实际光 刻胶工艺中对准度偏差的复杂性，因而很难得到准确的监控，更重要的是，其检测结果无法 与所导致的漏电问题建立直接的联系。
[0004] 因此，急需能够准确地对CMOS中P型源漏离子注入对准度进行实时监控的测试结 构和方法，从而避免NM0S器件产生漏电而导致整个器件失效的问题发生。
【发明内容】
[0005] 为了克服以上问题，本发明旨在提供一种CMOS中P型源漏离子注入对准度的监 控结构及监控方法，利用P型源漏离子注入时采用的光阻的对准度，来监控P型源漏离子注 入对准度，从而实现对P型源漏离子注入对准度进行准确而有效的实时监控，避免NM0S器 件中注入P型源漏离子而产生漏电。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控结 构，其中，所述监控结构位于半导体衬底的非功能区域中，其包括P型源漏离子注入区和光 阻区，所述光阻区为进行N型源漏离子注入的区域；其中，
[0007] 所述P型源漏离子注入区由P型阱-P型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设 置的P型阱，在所述P型阱中设置的P型源漏极，位于所述P型源漏极之间的栅极，位于所 述非功能区表面的介质层，以及位于所述介质层中且对应于所述P型源漏极的接触孔；
[0008] 所述光阻区由P型阱-N型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设置的P型阱，在 所述P型阱中设置的N型源漏极，位于所述N型源漏极之间的栅极，位于非功能区表面的介 质层，以及位于所述介质层中且对应于所述N型源漏极的接触孔；
[0009] 在正电势电子束扫描模式下得到的电压衬度影像图中，所述P型阱-P型源漏极结 构对应的接触孔为亮孔，所述P型阱-N型源漏极结构对应的接触孔为暗孔。
[0010] 优选地，所述P型源漏离子注入区在所述光阻区周围环绕设置。
[0011] 优选地，所述监控结构中的P型阱呈若干平行的列排布，所述栅极呈若干平行的 行排布；且所述栅极所在的行与所述P型阱所在的列呈正交分布；
[0012] 所述光阻区中，所述栅极之间的P型阱中设置有N型源漏极；所述P型源漏离子注 入区中，所述栅极之间的P型阱中设置有P型源漏极。
[0013] 进一步的，所述光阻区的图形为一内角为60度的菱形；相邻所述P型阱的间距为 相邻所述栅极的间距的3 1/3,所述P型阱的宽度为所述栅极宽度的31/3。
[0014] 优选地，所述光阻区各个轮廓线均能在相邻两个所述接触孔构成的直线中找到与 之平行的直线。
[0015] 本发明还提供了一种CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控方法，其特征在于， 包括监控结构的制备和电子束扫描两个过程，其中，
[0016] 所述监控结构的制备包括：
[0017] 步骤S01 :提供一个半导体衬底的非功能区；
[0018] 步骤S02 :在所述非功能区中依次进行P型阱和栅极的制备；
[0019] 步骤S03 :在所述非功能区中需进行N型源漏离子注入区域上覆盖一层P型源漏 离子注入光阻，所述P型源漏离子注入光阻对应的区域为光阻区，所述光阻区之外的区域 为P型源漏离子注入区；
[0020] 步骤S04 :对所述P型源漏离子注入区中的P型阱进行P型源漏离子注入，从而在 该p型阱中形成p型源漏极；
[0021] 步骤S05 :去除所述P型源漏离子注入光阻；
[0022] 步骤S06 :采用光刻工艺遮挡住所述光阻区之外的区域，对所述光阻区中的P型阱 进行N型源漏离子注入，从而在该P型阱中形成N型源漏极；
[0023] 步骤S07 :在所述非功能区表面形成介质层，在所述介质层中且分别对应于所述P 型源漏极和所述N型源漏极上方形成接触孔；
[0024] 所述电子束扫描过程包括：
[0025] 步骤S08 :在正电势电子束扫描模式下，采用电子束对所述监控结构进行扫描，得 到所述测试结构的实际电压衬度影像图；其中，所述P型阱-N型源漏极结构对应的接触孔 显示为暗孔，所述P型阱-P型源漏极结构对应的接触孔显示为亮孔；
[0026] 步骤S09 :设置所述监控结构在无对准度偏差情况下的标准电压衬度影像图；其 中，所述P型阱-N型源漏极结构对应的接触孔显示为暗孔，所述P型阱-P型源漏极结构对 应的接触孔显示为亮孔；
[0027] 步骤S10 :将所述实际电压衬度影像图与所述标准电压衬度影像图进行对比，找 出发生亮度变化的所述接触孔；其中，包括所述P型阱-N型源漏极结构中由暗孔变为亮孔 或者所述P型阱-P型源漏极结构中由亮孔变为暗孔的接触孔；
[0028] 步骤Sll :根据发生亮度变化的所述接触孔的数据得到所述光阻区的对准度偏 差，也即是所述P型源漏注入对准度偏差。
[0029] 优选地，所述步骤S08中，所述电子束对所述监控结构进行扫描的参数包括：像素 为30?80 nm，着陆能量为500?1200 eV，电流为50?100 nA。
[0030] 优选地，所述步骤Sll中，所述发生影响变化的接触孔的数据包括位置数据和数 量数据。
[0031] 优选地，所述P型源漏离子注入区在所述光阻区周围环绕设置。
[0032] 优选地，所述电子束扫描过程包括：
[0033] 步骤A01 :在电子束扫描仪器中建立缺陷检测程式，根据所述缺陷检测程式得到 所述监控结构中的所述接触孔的标准位置的电压衬度影像图；
[0034] 步骤A02 :利用电子束扫描仪器根据缺陷检测程式对监控结构进行扫描得到监 控结构中的接触孔的实际位置的电压衬度影像图；
[0035] 步骤A03 :根据实际位置的电压衬度影像图与标准位置的电压衬度影像图进行对 t匕，得到接触孔的实际位置的对准度偏差分布数据；
[0036] 步骤A04 :根据所述对准度偏差分布数据得到光阻区的对准度偏差。
[0037] 本发明的CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控结构及方法，利用监控结构中的 光阻区的对准度来监控P型源漏离子注入对准度，监控结构的制备中，在进行P型源漏离子 注入时，采用一光阻（P型源漏离子注入光阻）将无需进行P型源漏离子注入的区域遮挡 住，在P型源漏离子注入之后对光阻区进行N型源漏离子注入，在后续正电势电子束扫描过 程中，利用P型阱-P型源漏结构、P型阱-N型源漏极结构对电子束的吸收情况不同，而使 相应的接触孔显示不同的电压衬度影像来监控光阻区产生的对准度偏差：与标准电压衬度 影像图相比，在光阻区产生对准度偏差的情况下，P型阱-N型源漏极结构中原有显示暗孔 的接触孔则变为亮孔，P型阱-P型源漏极结构中原有显示亮孔的接触孔则变为暗孔，根据 发生亮度变化的接触孔的位置可以得到光阻区产生的对准度偏差，也即是得到P型源漏离 子注入对准度偏差，从而实现对CMOS中P型源漏离子注入对准度的实时监控，避免NM0S器 件失效和成本的不必要的浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 图1为经电子束扫描得到的NM0S的漏电缺陷示意图
[0039] 图2为P型源漏离子注入时光阻产生对准度偏差的各种情况示意图
[0040] 图3为本发明的一个较佳实施例的CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控结构 的俯视不意图
[0041] 图4为本发明的一个较佳实施例的CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控结构 的局部截面结构示意图
[0042] 图5本发明的CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控方法的流程示意图
[0043] 图6-12为本发明的一个较佳实施例的监控结构的各个制备步骤所对应的俯视结 构示意图
[0044] 图13为本发明的一个较佳实施例的正电势电子束扫描模式下含有P型源漏离子 注入区和光阻区的监控结构的截面结构及其接触孔的电压衬度影像示意图
[0045] 图14为本发明的一个较佳实施例的监控结构的标准电压衬度影像图
[0046] 图15为本发明的一个较佳实施例的进行电子束扫描后所形成的监控结构的实际 电压衬度影像与标准电压衬度影像的对比示意图
【具体实施方式】
[0047] 为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一 步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也 涵盖在本发明的保护范围内。
[0048] 本发明的监控结构和监控方法的原理是：根据电子束扫描过程中，P型阱-N型源 漏极结构，P型阱-P型源漏极结构对电子束中的二次电子的吸收程度不同，从而得到的上 述两种的结构对应的接触孔的颜色不同来进行判断，在正电势条件下，前者对应的接触孔 显示为暗孔，后者对应的接触孔显示为亮孔；当P型源漏注入过程中的光阻的位置发生对 准度偏差时，则在监控结构中的光阻区也会发生变化，原本应当显示为亮孔（或暗孔）的接 触孔则显示为暗孔（或亮孔），根据产生变化的接触孔的位置得到光阻区的对准度偏差也 即为P型源漏离子注入的对准度偏差。
[0049] 之所以P型阱-P型源漏极结构对应的接触孔显示为亮孔，是由于：在正电势条件 下，该结构导通，电子束中入射的二次电子大部分被该结构吸收，由P型源漏极流向P型阱， 从而该结构对应的接触孔显示为亮孔；同理，P型阱-N型源漏极结构对应的接触孔显示为 暗孔，是由于：在正电势条件下，该结构不导通，电子束中入射的二次电子大部分被阻挡在 该结构表面，从而该结构对应的接触孔显示为暗孔。
[0050] 本发明的监控结构，设置于半导体衬底上，本发明采用的半导体衬底具有功能区 和非功能区，非功能区是指不会影响半导体衬底功能的区域比如切割道、虚拟区域等。半导 体衬底可以但不限于为硅衬底；本发明的监控结构则位于半导体衬底的非功能区域中，其 包括有P型源漏离子注入区和光阻区，光阻区为进行N型源漏离子注入的区域。
[0051] 这是因为，NM0S漏电现象的原因之一是P型源漏离子注入时所采用的遮挡无需进 行P型源漏离子注入区域的光阻发生对准度偏差，从而导致在NM0S中注入了 P型源漏离 子；由此，监控P型源漏离子注入对准度可以通过监控该光阻的对准度来实现，而该光阻的 对准度可以利用监控结构中的光阻区的对准度来进行监控。因此，在监控结构中设置P型 源漏离子注入区和光阻区，P型源漏离子注入区为用于注入P型源漏离子的区域，光阻区为 用于注入N型源漏离子的区域，在注入P型源漏离子的过程中，光阻区上设置光阻用于阻挡 P型源漏离子注入到光阻区中，如果光阻区发生对准度偏差，则会导致P型源漏离子注入发 生对准度偏差，因此，通过监控光阻区的对准度偏差即可找到P型源漏离子注入的对准度 偏差。
[0052] P型源漏离子注入区由P型阱-P型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设置的P 型阱，在P型阱中设置的P型源漏极，位于P型源漏极之间的栅极，位于非功能区表面的介 质层，以及位于介质层中且对应于P型源漏极的接触孔。
[0053] 光阻区由P型阱-N型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设置的P型讲，在P型 阱中设置的N型源漏极，位于N型源漏极之间的栅极，位于非功能区表面的介质层，以及位 于介质层中且对应于N型源漏极的接触孔；
[0054] 在正电势电子束扫描模式下得到的电压衬度影像图中，P型阱-P型源漏极结构对 应的接触孔为亮孔，P型阱-N型源漏极结构对应的接触孔为暗孔。
[0055] 需要说明的是，光阻区应当不遮挡在P型源漏离子注入区的P型阱上方，因此，光 阻区的轮廓线可以位于栅极的上方或P型阱之间的区域上方。
[0056] 需要说明的是，在本发明中，在光阻区或P型源漏离子注入区中的栅极上方的介 质层中也可以设置有接触孔。
[0057] 以下将结合附图3-4和具体实施例对CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控结 构作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅 用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
[0058] 请参阅图3,为本发明的一个较佳实施例的CMOS中P型源漏离子注入对准度的监 控结构的俯视示意图；在本实施例中，监控结构位于半导体衬底的非功能区1中，P型阱2 设置成若干平行的列，栅极3设置成若干平行的行，且与P型阱2呈正交排布；虚线框内的 区域为光阻区，虚线框外的区域为P型源漏离子注入区，P型源漏离子注入区在光阻区周围 环绕设置；光阻区中，栅极3之间的P型阱2中设置有N型源漏极6 ;P型源漏离子注入区 中，栅极3之间的P型阱2中设置有P型源漏极5 ;在栅极3之间且分别在N型源漏极6和 P型源漏极5上方设置有接触孔7 ;需要说明的是，为了便于表达，在附图3中未显示介质 层。这里，虚线框的形状可以但不限于为菱形，还可以为六边形、三角形等形状。较佳的，菱 形的一内角可以为60度，则对应的相邻P型阱的间距为相邻栅极的间距的3 1/3，P型阱的宽 度为栅极宽度的31/3,这样可以避免光阻区的轮廓线覆盖在所述P型源漏离子注入区的P型 阱上方。
[0059] 为了便于清楚完整的表达本发明的监控结构，请参阅图4,列出了本发明的一个较 佳实施例的含有P型源漏离子注入区和光阻区的截面结构示意图；其中，虚线框内为光阻 区；P型源漏离子注入区中包括：在非功能区1中设置的P型阱2,在P型阱2中设置的P型 源漏极5,位于P型源漏极5之间的栅极（未显示），位于非功能区1表面的介质层8,以及 位于介质层8中且对应于P型源漏极5的接触孔7。光阻区包括：在非功能区1中设置的P 型阱2,在P型阱2中设置的N型源漏极6,位于N型源漏极6之间的栅极（未显示），位于 非功能区1表面的介质层8,以及位于介质层8中且对应于N型源漏极6的接触孔7。
[0060] 本发明中光阻区还可以具有以下特点：光阻区各个轮廓线均能在相邻两个接触孔 构成的直线中找到与之平行的直线。这样，在光阻区发生偏移时，可以保证与之各个轮廓线 相平行的接触孔构成的直线上的各个接触孔发生亮度变化较为一致，从而能够有效的判断 出光阻区发生偏移的方向；或者，当光阻区发生旋转时，根据与其轮廓线相平行的直线上的 接触孔的亮度变化的情况，也可以有效的判断出旋转角度等数据。也即是与接触孔所在直 线相平行的轮廓对光阻区的偏移或旋转均非常敏感，从而有效的检测出光阻区的对准度情 况。需要说明的是，无论光阻区的轮廓线如何设置，其都不能遮挡到P型源漏离子注入区中 的N型阱上方，这就要求光阻区的轮廓线在N型阱之间的区域上方或栅极上方。
[0061] 以下将结合附图5-15和具体实施例对CMOS中P型源漏注入对准度的监控方法作 进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以 方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
[0062] 请参阅图5,为本发明的CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控方法的流程示意 图；本发明的CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控方法包括监控结构的制备和电子束扫 描两个过程：
[0063] 首先，请参阅图6-12,为本发明的一个较佳实施例的监控结构的各个制备步骤所 对应的俯视结构示意图；本实施例的监控结构采用上述附图3和附图4中的监控结构，以制 备和采用电子束扫描附图3和附图4中的监控结构的方法为例进行说明；本实施例的监控 结构的制备包括：
[0064] 步骤S01 :请参阅图6,提供一个半导体衬底的非功能区1 ;
[0065] 具体的，本发明中，半导体衬底包括用于制备CMOS器件的功能区以及用于制备监 控结构的非功能区；半导体衬底可以为任意半导体衬底，在本实施例中，半导体衬底为娃衬 底；为便于描述，在图6-12中，仅显示非功能区1的监控结构示意图，而功能区中的CMOS器 件的结构和制备为现有技术，在此不再赘述。
[0066] 步骤S02 :请参阅图7,在非功能区1中依次进行P型阱2和栅极3的制备；
[0067] 具体的，本实施例中，可以采用现有方法在非功能区1中依次进行P型阱2和栅极 3的制备，本发明对此不再赘述；需要说明的是，为了实现对CMOS制备工艺中的P型源漏离 子注入的实时监控，在制备本发明中的监控结构的过程中，在功能区也在同步制备CMOS器 件，这样，一旦在监控结构中发现光阻区出现对准度偏差，则可以知道NM0S器件的P型源漏 离子注入出现对准度偏差，从而可以停止制备，并作出相应的修正来消除P型源漏离子注 入对准度偏差。P型阱2设置成若干等间距排布的平行列，栅极3设置成若干等间距排布的 平行行，且与P型阱2呈正交排布；相邻P型阱的间距为相邻栅极的间距的3 1/3,P型阱的宽 度为栅极宽度的31/3。
[0068] 步骤S03 :请参阅图8,在非功能区1中需进行N型源漏离子注入区域上覆盖一层 P型源漏离子注入光阻4, P型源漏离子注入光阻4对应的区域为光阻区，光阻区之外的区 域为P型源漏离子注入区；
[0069] 具体的，本实施例中，由于在整个硅衬底的非功能区1上均进行P型源漏离子注入 过程，则需要采用光阻将无需进行P型源漏离子注入区域遮挡住；这里，监控结构的制备过 程中，P型源漏离子注入时采用的光阻称为P型源漏离子注入光阻4, P型源漏离子注入光 阻对应的区域则为光阻区；也即是，光阻区是需要进行N型源漏离子注入的区域。光阻区的 具体形状可以根据实际工艺要求来设定，比如可以为菱形、正方形、三角形、六边形等，本发 明对此不作限制。本实施例中，菱形的一内角为60度。
[0070] 由于本方法中的监控结构采用上述实施例中图3所示的结构，对其结构不再赘 述。
[0071] 步骤S04 :请参阅图9,对P型源漏离子注入区中的P型阱2进行P型源漏离子注 入，从而在该P型阱2中形成P型源漏极5 ;
[0072] 具体的，本实施例中，在P型源漏离子注入光阻4的保护下，仅对光阻区之外的区 域需要进行P型源漏离子注入的P型阱2中进行P型源漏离子注入；P型源漏离子注入的 各个工艺参数可以根据实际工艺要求来设定，本发明对此不作限制。
[0073] 步骤S05 :请参阅图10,去除P型源漏离子注入光阻4,虚线框表示光阻区；
[0074] 具体的，本实施例中，可以但不限于湿法刻蚀去除P型源漏离子注入光阻4。
[0075] 步骤S06 :请参阅图11，采用光刻工艺遮挡住光阻区之外的区域，对光阻区中的P 型阱2中进行N型源漏离子注入，从而在该P型阱2中形成N型源漏极6 ;
[0076] 具体的，本实施例中，可以在光阻区之外包括P型源漏离子注入区上覆盖一层光 阻，然后对光阻区中的P型阱进行N型源漏离子注入，从而在P型阱中制备出N型源漏极。 N型源漏离子注入的工艺参数可以根据实际工艺条件来设定，本发明对此不作限制。
[0077] 步骤S07 :请参阅图12,在非功能区表面形成介质层（图12中未显示介质层），在 介质层中且分别对应于P型源漏极5和N型源漏极6上方形成接触孔7 ;
[0078] 具体的，本实施例中，可以但不限于采用化学气相沉积法沉积介质层，介质层的材 料可以但不限限于为氧化硅。
[0079] 本实施例中，可以采用现有技术形成接触孔，包括采用光刻和等离子体干法刻蚀 工艺在介质层中形成接触孔结构，然后在接触孔结构中填充导电材料，比如金属钨，从而形 成具有导电功能的接触孔。
[0080] 需要说明的是，光阻区各个轮廓线均能在相邻两个接触孔构成的直线中找到与之 平行的直线，本实施例所制备的监控结构与上述图3和图4中相同，在这里对监控结构的具 体结构不再赘述。
[0081] 至此，本实施例中的监控结构就制作完毕，以下结合附图13-15对实施例的电子 束扫描过程作进一步说明，本实施例的电子束扫描过程包括以下步骤：
[0082] 步骤S08 :在正电势电子束扫描模式下，采用电子束对监控结构进行扫描，得到测 试结构的实际电压衬度影像图；
[0083] 具体的，本实施例中，电子束对监控结构进行扫描的参数可以根据实际工艺要求 来设定，较佳的，可以为：像素为30?80 nm，着陆能量为500?1200 eV，电流为50?100 nA。电压衬度影像图反应在一图片中称之为电压衬度影像图；在正电势扫描模式下，监控结 构中的Ρ型源漏离子注入区中Ρ型阱-Ρ型源漏极结构对应的接触孔显示为亮孔，光阻区中 Ρ型阱-Ν型源漏极结构对应的接触孔显示为暗孔，如图13所示，为本发明的一个较佳实施 例的正电势扫描模式下含有Ρ型源漏离子注入区和光阻区的监控结构的截面结构及其接 触孔的电压衬度影像示意图，其中，虚线框为光阻区；接触孔显示亮孔或暗孔是根据接触孔 所对应的结构对电子束中的二次电子的吸收程度来决定的；在正电势扫描模式下，当接触 孔所对应的结构导通时，则吸收大量的二次电子，从而接触孔显示为亮孔，反之，则显示为 暗孔；在本实施例中，在正电势扫描模式下，Ρ型阱2-Ν型源漏极6结构呈不导通状态，大量 的二次电子聚集在Ν型源漏极6表面，从而该结构对应的接触孔7显示为暗孔；而Ρ型阱 2-Ρ型源漏极5构成的结构呈导通状态，其可以吸收大量的二次电子，二次电子从Ρ型源漏 极5流向其下面的Ρ型阱2,从而该结构对应的接触孔7显示为亮孔。
[0084] 步骤S09 :设置监控结构在无对准度偏差情况下的标准电压衬度影像图；
[0085] 具体的，请参阅图14,为本发明的一个较佳实施例的监控结构的标准电压衬度影 像图；标准电压衬度影像图反应在标准电压衬度影像图中，根据前述原理，在无对准度偏差 的情况下，监控结构中的Ρ型源漏离子注入区中Ρ型阱-Ρ型源漏极结构对应的接触孔显示 为亮孔，光阻区中Ρ型阱-Ν型源漏极结构对应的接触孔显示为暗孔。标准电压衬度影响数 据为物对准度偏差情况下的数据，可以根据现有的图形模拟软件将相关数据输入得到标准 电压衬度影像图。
[0086] 这里，标准电压衬度影像图还可以通过以下方式得到：在电子束扫描仪中设置缺 陷扫描程式，设定本发明的监控结构中至少一个接触孔发生异常，根据监控结构的光阻区 和P型源漏离子注入区的类型模拟出监控结构的标准电压衬度影像图。
[0087] 还可以通过设定监控结构中的一特定位置为坐标原点，将每个接触孔的位置数据 和尺寸数据输入到模拟软件中，经仿真模拟得到标准电压衬度影像图。
[0088] 步骤S10 :将实际电压衬度影像图与标准电压衬度影像图进行对比，找出发生亮 度变化的接触孔；其中，包括P型阱-P型源漏极结构中由亮孔变为暗孔的接触孔或者P型 阱-N型源漏极结构中由暗孔变为亮孔的接触孔；
[0089] 具体的，请参阅图15,为本发明的一个较佳实施例的进行电子束扫描后所形成的 监控结构的实际电压衬度影像与标准电压衬度影像的对比示意图，为了便于表达，图15中 不显示监控结构中的N型源漏极和P型源漏极，以及半导体衬底的非功能区。
[0090] 实际电压衬度影像图与标准电压衬度影像图对比之下，光阻区发生对准度偏差情 况则可以有效的检测出来；当光阻区发生对准度偏差时，也即是实际光阻区发生各种不对 准的情况下，某一接触孔在标准电压衬度影像图中所对应的数据与实际电压衬度影像图中 所对应的数据会出现差异，这就表明实际光阻区产生了对准度偏差，产生亮度变化的这些 接触孔的位置或数量等数据则可以反映出光阻区发生对准偏差的情况。
[0091] 在图15中，粗虚线表示实际光阻区，细虚线表示未发生偏移的光阻区，实际光阻 区向下发生整体偏移，则标准电压衬度影像图中，光阻区的P型阱-N型源漏极结构上显示 暗孔的接触孔在实际电压衬度影像图中显示为亮孔，P型阱-P型源漏极结构上显示为亮孔 的接触孔在实际电压衬度影像图中显示为暗孔，这就表明光阻区发生了对准度偏差。
[0092] 步骤S11 :根据发生亮度变化的接触孔的数据得到光阻区的对准度偏差，也即是 P型源漏离子注入对准度偏差。
[0093] 具体的，请参阅图15,根据发生亮度变化的接触孔的数据比如接触孔间距、接触孔 与光阻区的垂直距离等位置数据，以及发生异常变化的接触孔的数量等，则可以计算出光 阻区向下偏移量，即对准度偏差；图15中，光阻区向下发生偏移，偏移量为坚直方向上相邻 的两个接触孔的间距，也即是P型源漏离子注入对准度偏差。需要说明的是，在实际监控过 程中，光阻区偏移量可能存在不是接触孔间距的整数倍的情况，然当光阻区偏移造成光阻 区的P型阱中注入了 P型源漏离子时，该注入位置也会显示为亮孔，这就难免造成仅仅取接 触孔间距的整数倍的数值的不准确性，此时，只要通过调整使实际的光阻区遮挡住其下面 所有的P型阱即可。比如，该步骤S11可以包括以下过程：
[0094] 步骤S111 :根据发生亮度变化的接触孔判断出光阻区的偏移方向；
[0095] 这里，可以通过对比发现发生亮度变化的接触孔的偏移方向，例如，如图15中，在 标准电压衬度影像图中光阻区上边位置的暗孔变为亮孔，而光阻区下方位置的亮孔变为暗 孔，这表明，光阻区向下发生偏移。
[0096] 步骤S112 :再根据偏移方向分析接触孔的偏移量是否为偏移方向上相邻接触孔 间距的整数倍；
[0097] 这里，根据光阻区发生偏移方向，初步设定标准电压衬度影像图和实际电压衬度 影像图中相对应的接触孔的变化状态；当偏移量为整数倍时，光阻区沿偏移方向的首末两 端的接触孔的亮度均会发生变化；当偏移量不是整数倍时，光阻区沿偏移方向的首末两端 的接触孔的亮度只有一端发生变化。
[0098] 步骤S113 :如果不是，则将所述接触孔间距分为若干段，将所述每个段的间距值 作为所述偏移量的非整数部分，得到所述测试偏移量；
[0099] 这里，初步设定实际偏移量非整数部分在偏移方向上的相邻两个接触孔间距范围 内，将该范围再分为多个区间，比如1. 1、1. 3、1. 5、1. 7、1. 9等；
[0100] 步骤S114 :根据测试偏移量重新制备监控结构和电子束扫描过程，直至实际电压 衬度影像图与所述标准电压影像数据相同。
[0101] 利用这些偏移量来调整实际光阻区，直至实际监控结构的电压衬度影像图与标准 电压衬度影像图相同。然而，根据实际电压衬度影像图与标准电压影像数据的对比，还可以 采用现有的其它数学方法来得到光阻区的对准度偏差，本发明对此不作限制。例如，设定偏 移量在X?χ+1范围内，其中X为非负整数，采用二次迭代法或其它迭代法，来逐步选取偏 移量，并根据此偏移量来调整光阻区的位置，重新制备监控结构和电子束扫描，直至实际电 压衬度影像图与所述标准电压影像数据相同。
[0102] 还需要说明的是，针对CMOS的电子束扫描过程中，由于CMOS器件中存在不同类型 的缺陷，则需要建立多个不同类型的监控结构，那么如何在电子束扫描时准确的找到所需 要的监控结构的电压衬度影像也是十分重要的；因此，在本发明的另一个较佳实施例中，电 子束扫描过程还可以具体包括：
[0103] 步骤A01 :在电子束扫描仪器中建立缺陷检测程式，根据缺陷检测程式得到监控 结构中的接触孔的标准位置的电压衬度影像图；这里，接触孔的标准位置的电压衬度影像 图可以通过数据模拟程序得到；
[0104] 步骤A02 :利用电子束扫描仪器根据缺陷检测程式对监控结构进行扫描得到监控 结构中的接触孔的实际位置的电压衬度影像图；这里，接触孔的实际位置的电压衬度影像 图可以通过拍摄电子扫描图片得到。
[0105] 具体的，在缺陷检测程式中，设定不同类型的监控结构中至少有一个接触孔出现 缺陷；所说的缺陷不一定是真正的缺陷，只是一种假设；根据假设出现缺陷的位置得到监 控结构的类型数据，并与接触孔实际位置的电压衬度影像图进行对照，找到本发明中的监 控结构的接触孔实际位置的电压衬度影像图。
[0106] 步骤A03 :根据实际位置的电压衬度影像图与标准位置的电压衬度影像图进行对 t匕，得到接触孔的实际位置的对准度偏差分布数据；
[0107] 步骤A04 :根据上述对准度偏差分布数据得到光阻区的对准度偏差。
[0108] 综上所述，本发明的CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控结构及监控方法，利 用监控结构中的光阻区的对准度来监控P型源漏离子注入对准度，监控结构的制备过程 中，在进行P型源漏离子注入时，采用一光阻（P型源漏离子注入光阻）将无需进行P型源 漏离子注入的区域遮挡住，在P型源漏离子注入之后对光阻区进行N型源漏离子注入，在后 续正电势电子束扫描过程中，利用P型阱-P型源漏极结构、P型阱-N型源漏极结构对电子 束的吸收情况不同，而使相应的接触孔显示不同的电压衬度影像来监控光阻区产生的对准 度偏差：与标准电压衬度影像图相比，在光阻区产生对准度偏差的情况下，P型阱-N型源漏 极结构中原有显示暗孔的接触孔则变为亮孔，P型阱-P型源漏极结构原有显示亮孔的接触 孔则变为暗孔，根据发生亮度变化的接触孔的位置可以得到光阻区产生的对准度偏差，也 即是得到P型源漏离子注入对准度偏差，从而实现对CMOS中P型源漏离子注入对准度的实 时监控，避免NMOS器件失效和成本的不必要的浪费。
[0109] 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而 已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若 干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
【权利要求】
1. 一种CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控结构，其特征在于，所述监控结构位于 半导体衬底的非功能区域中，其包括P型源漏离子注入区和光阻区，所述光阻区为进行N型 源漏离子注入的区域；其中， 所述P型源漏离子注入区由P型阱-P型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设置的 P型阱，在所述P型阱中设置的P型源漏极，位于所述P型源漏极之间的栅极，位于所述非功 能区表面的介质层，以及位于所述介质层中且对应于所述P型源漏极的接触孔； 所述光阻区由P型阱-N型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设置的P型阱，在所述 P型阱中设置的N型源漏极，位于所述N型源漏极之间的栅极，位于非功能区表面的介质层， 以及位于所述介质层中且对应于所述N型源漏极的接触孔； 在正电势电子束扫描模式下得到的电压衬度影像图中，所述P型阱-P型源漏极结构对 应的接触孔为亮孔，所述P型阱-N型源漏极结构对应的接触孔为暗孔。
2. 根据权利要求1所述的监控结构，其特征在于，所述P型源漏离子注入区在所述光阻 区周围环绕设置。
3. 根据权利要求1所述的监控结构，其特征在于，所述监控结构中的P型阱呈若干平行 的列等间距排布，所述栅极呈若干平行的行等间距排布；且所述栅极所在的行与所述P型 阱所在的列呈正交分布； 所述光阻区中，所述栅极之间的P型阱中设置有N型源漏极；所述P型源漏离子注入区 中，所述栅极之间的P型阱中设置有P型源漏极。
4. 根据权利要求3所述的监控结构，其特征在于，所述光阻区的图形为一内角为60度 的菱形；相邻所述P型阱的间距为相邻所述栅极的间距的3 1/3,所述P型阱的宽度为所述栅 极宽度的31/3。
5. 根据权利要求1所述的监控结构，其特征在于，所述光阻区各个轮廓线均能在相邻 两个所述接触孔构成的直线中找到与之平行的直线。
6. -种CMOS中P型源漏离子注入对准度的监控方法，其特征在于，包括监控结构的制 备和电子束扫描两个过程，其中， 所述监控结构的制备包括： 步骤S01 :提供一个半导体衬底的非功能区； 步骤S02 :在所述非功能区中依次进行P型阱和栅极的制备； 步骤S03 :在所述非功能区中需进行N型源漏离子注入的区域上覆盖一层P型源漏离 子注入光阻，所述P型源漏离子注入光阻对应的区域为光阻区，所述光阻区之外的区域为P 型源漏离子注入区； 步骤S04 :对所述P型源漏离子注入区中的P型阱进行P型源漏离子注入，从而在该P 型阱中形成P型源漏极； 步骤S05 :去除所述P型源漏离子注入光阻； 步骤S06 :采用光刻工艺遮挡住所述光阻区之外的区域，对所述光阻区中的P型阱进行 N型源漏离子注入，从而在该P型阱中形成N型源漏极； 步骤S07 :在所述非功能区表面形成介质层，在所述介质层中且分别对应于所述P型源 漏极和所述N型源漏极上方形成接触孔； 所述电子束扫描过程包括： 步骤SOS :在正电势电子束扫描模式下，采用电子束对所述监控结构进行扫描，得到所 述测试结构的实际电压衬度影像图；其中，所述P型阱-N型源漏极结构对应的接触孔显示 为暗孔，所述P型阱-P型源漏极结构对应的接触孔显示为亮孔； 步骤S09 :设置所述监控结构在无对准度偏差情况下的标准电压衬度影像图；其中，所 述P型阱-N型源漏极结构对应的接触孔显示为暗孔，所述P型阱-P型源漏极结构对应的 接触孔显示为亮孔； 步骤S10 :将所述实际电压衬度影像图与所述标准电压衬度影像图进行对比，找出发 生亮度变化的所述接触孔；其中，包括所述P型阱-N型源漏极结构中由暗孔变为亮孔或者 所述P型阱-P型源漏极结构中由亮孔变为暗孔的接触孔； 步骤S11 :根据发生亮度变化的所述接触孔的数据得到所述光阻区的对准度偏差，也 即是所述P型源漏极离子注入对准度偏差。
7. 根据权利要求6所述的监控方法，其特征在于，所述步骤S08中，所述电子束对所 述监控结构进行扫描的参数包括：像素为30?80 nm，着陆能量为500?1200 eV，电流为 50 ?100 nA。
8. 根据权利要求6所述的监控方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述发生影响变化 的接触孔的数据包括位置数据和数量数据。
9. 根据权利要求6所述的监控方法，其特征在于，所述P型源漏离子注入区在所述光阻 区周围环绕设置。
10. 根据权利要求6所述的监控方法，其特征在于，所述电子束扫描过程包括： 步骤A01 :在电子束扫描仪器中建立缺陷检测程式，根据所述缺陷检测程式得到所述 监控结构中的所述接触孔的标准位置的电压衬度影像图； 步骤A02 :利用电子束扫描仪器根据缺陷检测程式对监控结构进行扫描得到监控结构 中的接触孔的实际位置的电压衬度影像图； 步骤A03 :根据实际位置的电压衬度影像图与标准位置的电压衬度影像图进行对比， 得到接触孔的实际位置的对准度偏差分布数据； 步骤A04 :根据所述对准度偏差分布数据得到光阻区的对准度偏差。
【文档编号】H01L21/66GK104124234SQ201410357338
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】范荣伟, 龙吟, 倪棋梁, 陈宏璘, 顾晓芳 申请人:上海华力微电子有限公司