栅氧层缺陷检测方法及器件失效定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种栅氧层缺陷检测方法以及器件漏电缺陷的失效定位方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体产品器件尺寸的微缩以及工艺的进步，越来越多的微小缺陷都将对产品良率产生巨大影响。氧化物生长作为常用的工艺之一，会受到氧化物沉积工艺之前晶圆表面状态的影响，尤其是作为关键层之一的多晶硅栅极沉积，通常在沉积多晶硅栅极前先沉积一层栅氧层，再沉积栅极，如果栅氧层沉积前晶圆表面状态处于较差的状态，则会影响后续的栅氧层沉积，导致栅氧层生成异常，进而导致栅氧层的即厚度不足或者缺失，这将严重影响器件的功能，从而造成良率缺失，如图1所示为由栅氧层缺失造成的漏电问题的失效分析。
[0003]目前，针对此类问题的检测方法非常有限，由于栅氧层很薄，并且透光性非常强，导致其微小的缺失无法被光学系统检测到；而其造成的漏电问题只是众多漏电问题之一，很难通过电性缺陷的检测方式有效甄别此问题，同时电性缺陷的问题通常只有在中段才最灵敏，对问题的澄清需要大量的时间周期，非常不利；或者等到最终的良率失效定位的电性分析才进行检测，这一方法更加耗时耗力。
【发明内容】
[0004]为了克服以上问题，本发明旨在实时监测和准确检测栅氧层的缺陷以及因此造成的器件漏电缺陷。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种栅氧层缺陷的检测方法，在半导体衬底上进行，包括在半导体衬底上形成栅氧层，形成所述栅氧层之后包括:
[0006]以所述栅氧层为阻挡层对所述半导体衬底进行湿法刻蚀工艺；其中，所述湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀药液对半导体衬底的刻蚀速率大于对栅氧层的刻蚀速率；
[0007]检测所述半导体衬底受到所述刻蚀药液的腐蚀所产生的损失；
[0008]基于所述半导体衬底的损失来分析所述栅氧层的缺陷。
[0009]优选地，所述刻蚀药液为能够保护OH_离子的药液。
[0010]优选地，所述刻蚀药液为四甲基氢氧化氨。
[0011]优选地，所述TMAH的浓度为2%?3%。
[0012]优选地，所述湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀时间为0.5?5min。
[0013]优选地，采用亮场光学检测技术来检测所述半导体衬底的损失。
[0014]优选地，所采用的检测参数包括像素、波段和焦距。
[0015]优选地，所述像素为50?160nm，所述波段为蓝光波段，所述焦距为-0.5?0.5。
[0016]优选地，所述半导体衬底的材料为硅，所述栅氧层的材料为氧化硅。
[0017]为了实现上述目的，本发明还提供了一种针对器件漏电缺陷的失效定位方法，其包括:
[0018]采用上述的检测方法来检测出所述栅氧层具有缺陷；
[0019]根据所述栅氧层的缺陷的检测结果来判断所述栅氧层缺陷导致所述漏电缺陷。
[0020]本发明的栅氧层缺陷检测方法，通过对形成栅氧层后的半导体衬底进行湿法刻蚀，利用对栅氧层和半导体衬底具有高选择刻蚀比的湿法刻蚀药液，从而造成栅氧层的缺陷下方的半导体衬底的损耗缺陷，通过检测出半导体衬底的损耗缺陷来分析栅氧层的缺陷，进一步的实现了对栅氧层缺陷和器件漏电的准确和实时监测，及时发现漏电问题，克服了现有的发现缺陷问题滞后以及难以检测的问题，并且节约了时间和成本。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的一个较佳实施例的栅氧层缺陷的检测方法的流程示意图
[0022]图2?4为本发明的一个较佳实施例的栅氧层缺陷的检测方法的制备步骤截面示意图
[0023]图5a为本发明的一个较佳实施例中检测出的半导体衬底的缺陷分布不意图
[0024]图5b为本发明的一个较佳实施例中检测出的半导体衬底的缺陷的扫描结构示意图
【具体实施方式】
[0025]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。
[0026]由于超薄栅氧层的透光性非常强，其微小的损失缺陷无法被光学系统检测到，因此，本发明提供了栅氧层缺陷检测方法以及基于栅氧层缺陷对器件漏电的失效定位检测方法，可以对超薄栅氧层进行缺陷检测，进而对由于栅氧层损失缺陷造成的器件漏电进行精确失效定位。
[0027]以下结合附图1?5b和具体实施例对本发明的栅氧层缺陷的检测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。
[0028]请参阅图1，本实施例中的栅氧层缺陷的检测方法，包括:
[0029]步骤01:请参阅图2，在半导体衬底00上形成栅氧层02 ；
[0030]具体的，半导体衬底00经过常规流片工艺至沉积栅氧层02步骤，包括有源区中的P型阱03、N型阱04的形成、浅沟槽隔离结构01的形成等。栅氧层02的材料为氧化硅，栅氧层02的厚度为纳米级。半导体衬底00可以为娃衬底。如前所述，由于半导体衬底00的表面状态不佳，例如清洁不彻底等，导致所形成的栅氧层02具有缺陷，如图2中虚线框所示，栅氧层02产生损失缺陷。需要说明的是，所检测的栅氧层可以沉积在半导体衬底的非功能区如切割道等。
[0031]步骤02:请参阅图3和图4，以栅氧层02为阻挡层对半导体衬底00进行湿法刻蚀工艺；
[0032]具体的，刻蚀过程中，栅氧层02作为阻挡层，刻蚀的是半导体衬底，为了在湿法刻蚀过程中对栅氧层02缺陷下方的半导体衬底00有效刻蚀，而对栅氧层02不刻蚀或者刻蚀较轻微，这里采用的刻蚀药液对半导体衬底00的刻蚀速率大于对栅氧层02的刻蚀速率；刻蚀药液可以为能够保护OH—离子的药液，这里选择四甲基氢氧化氨(TMAH)，TMAH的浓度为2%?3%，例如2.4%。刻蚀时间为0.5?5min。需要说明的是，能够保护0H_离子的药液可以为能产生0!1_离子或者不损耗OH _离子、不与OH _离子发生反应的药液。
[0033]步骤03:检测半导体衬底的损失；
[0034]具体的，为了检测出上述湿法刻蚀工艺对半导体衬底造成的损失，可以采用亮场光学检测技术，所采用的检测参数包括像素、波段和焦距；像素为50?160nm，波段为蓝光波段，焦距为-0.5?0.5，较佳的，像素为80nm，焦距为-0.15 ;通过亮场光学扫描得到半导体衬底的损失缺陷图片，例如缺陷分布图和截面图，如图所不，图5a为缺陷分布图，图5b为缺陷扫描结构图。
[0035]步骤04:基于半导体衬底的损失来分析栅氧层的缺陷。
[0036]具体的，检测出的半导体衬底的损失缺陷对应表示栅氧层的缺陷，通过半导体衬底损失缺陷的检测结果来评估分析栅氧层的缺陷。
[0037]本发明的另一实施例中还提供了一种针对器件漏电缺陷的失效定位方法，其包括:采用上述步骤01?步骤04检测出栅氧层缺陷，然后根据栅氧层缺陷的检测结果来判断栅氧层缺陷导致漏电缺陷。
[0038]综上所述，本发明的栅氧层缺陷检测方法，通过对形成栅氧层后的半导体衬底进行湿法刻蚀，利用对栅氧层和半导体衬底具有高选择刻蚀比的湿法刻蚀药液，从而造成栅氧层的缺陷下方的半导体衬底的损耗缺陷，通过检测出半导体衬底的损耗缺陷来分析栅氧层的缺陷，进一步的实现了对栅氧层缺陷和器件漏电的准确和实时监测，及时发现漏电问题，克服了现有的发现缺陷问题滞后以及难以检测的问题，并且节约了时间和成本。
[0039]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。
【主权项】
1.一种栅氧层缺陷的检测方法，在半导体衬底上进行，包括在半导体衬底上形成栅氧层，其特征在于，形成所述栅氧层之后包括: 以所述栅氧层为阻挡层对所述半导体衬底进行湿法刻蚀工艺；其中，所述湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀药液对半导体衬底的刻蚀速率大于对栅氧层的刻蚀速率； 检测所述半导体衬底受到所述刻蚀药液的腐蚀所产生的损失； 基于所述半导体衬底的损失来分析所述栅氧层的缺陷。
2.根据权利要求1所述的栅氧层缺陷的检测方法，其特征在于，所述刻蚀药液为能够保护0H—离子的药液。
3.根据权利要求3所述的栅氧层缺陷的检测方法，其特征在于，所述刻蚀药液为四甲基氢氧化氨。
4.根据权利要求2所述的栅氧层缺陷的检测方法，其特征在于，所述TMAH的浓度为2%?
5.根据权利要求1所述的栅氧层缺陷的检测方法，其特征在于，所述湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀时间为0.5?5min。
6.根据权利要求1所述的栅氧层缺陷的检测方法，其特征在于，采用亮场光学检测技术来检测所述半导体衬底的损失。
7.根据权利要求4所述的栅氧层缺陷的检测方法，其特征在于，所采用的检测参数包括像素、波段和焦距。
8.根据权利要求7所述的栅氧层缺陷的检测方法，其特征在于，所述像素为50?160nm，所述波段为蓝光波段，所述焦距为-0.5?0.5。
9.根据权利要求1所述的栅氧层缺陷的检测方法，其特征在于，所述半导体衬底的材料为硅，所述栅氧层的材料为氧化硅。
10.一种针对器件漏电缺陷的失效定位方法，其特征在于，包括: 采用权利要求1所述的检测方法来检测出所述栅氧层具有缺陷； 根据所述栅氧层的缺陷的检测结果判断出所述栅氧层缺陷导致所述漏电缺陷。
【专利摘要】本发明提供了一种栅氧层缺陷检测方法及器件失效定位方法，在半导体衬底上形成栅氧层之后包括：以栅氧层为阻挡层对半导体衬底进行湿法刻蚀工艺；湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀药液对半导体衬底的刻蚀速率大于对栅氧层的刻蚀速率；检测半导体衬底受到刻蚀药液的腐蚀所产生的损失；基于半导体衬底的损失来分析栅氧层的缺陷。通过检测出半导体衬底的损耗缺陷来分析栅氧层的缺陷，实现了对栅氧层缺陷和器件漏电的准确和实时监测，及时发现漏电问题，克服了现有的发现缺陷问题滞后以及难以检测的问题，并且节约了时间和成本。
【IPC分类】H01L21-66, H01L21-67
【公开号】CN104701209
【申请号】CN201510144171
【发明人】范荣伟, 陈宏璘, 龙吟, 顾晓芳
【申请人】上海华力微电子有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月30日