专利名称：接触插塞底部轮廓的检测方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种接触插塞底部轮廓的检测方法。
背景技术：
随着信息产业的高速发展，处理大量信息的需求增长，因此，对能够存储大量信息的信息存储媒体的需求也随之增长，对存储器件的接触插塞的制作工艺也提出了越来越高的要求，接触插塞的轮廓(profile)及尺寸(CriticalDimension，CD)必须精确的满足要求，否则将导致接触电阻(Re)异常，进而影响产品的良率。为保证半导体器件的接触电阻符合要求，业界常常采用透射式电子显微镜 (Transmission Electron Microscopy, TEM)来对制作的接触插塞进行检测。其检测过程包括首先采用聚焦离子束(Focused Ion Beam, FIB)切割待检测的晶片，以获得一个厚度适合的包含接触插塞的TEM检测样片，然后使用TEM对该TEM检测样片进行检测，其中TEM 检测样片制作的质量对检测结果有重大影响。然而，利用FIB切割晶片的过程非常耗时，成本非常高，并且在切割晶片的过程中，无法保证切割位置的高度精确统一，进而导致TEM的检测结果误差较大，甚至检测失败。为了解决上述的问题，业界还采用了另外一种接触插塞的检测方法，该方法采用扫描式电子显微镜Scanning Electron Microscope, SEM)来对制作的接触插塞的底部轮廓进行检测，其检测流程包括首先，提供一待检测的晶片；如图IA所示，所述待检测的晶片通常包括形成有有源区(active area) 12的半导体基底11 ；位于所述半导体基底11上的第一介电层13，所述第一介电层可以为氧化硅或氮化硅中的一种或其组合；贯穿所述第一介电层13并与所述有源区12电连接的接触插塞(contact) 14，所述接触插塞14可以是梯形插塞，所述接触插塞14的材料可以是钨、铜、铝中的一种；形成于所述第一介电层13和接触插塞14上的第二介电层15 ；以及贯穿所述第二介电层15并与所述接触插塞14电连接的金属层16。如图IB所示，接着采用湿法方式去除所述第一介电层13和第二介电层15，由于接触插塞14的深宽比(Aspect Ratio)较大，因此在采用酸溶液去除所述第一介电层13和第二介电层15的过程中，所述金属层16以及接触插塞14也随之被去除，进而获得SEM检测样片。最后，使用SEM对该SEM检测样片进行检测；但实际检测结果显示，采用SEM无法获取清晰的接触插塞14的底部轮廓照片，因此无法获得精确的检测结果。目前，为了减小接触电阻，如图2A所示，待检测的晶片还可以包括金属硅化物层 17，所述金属硅化物层17形成于有源区12内，接触插塞14藉由该金属硅化物层17而与所述有源区12电连接，所述金属硅化物层17的截面宽度大于所述接触插塞14底部的截面宽度，可采用酸溶液去除第一介电层13和第二介电层15，同时金属层16、接触插塞14以及金属硅化物层17也随之被去除，进而获得如图2B所示的包含金属硅化物开口 17a的SEM检测样片。这时，若采用SEM拍摄该检测样片，实际测量的是金属硅化物开口 17a的底部轮廓，由于该金属硅化物层17的截面宽度大于接触插塞14底部的截面宽度，也就是说金属硅化物开口 17a的形状与接触插塞14的底部轮廓并不一致，因此导致接触插塞14的底部轮廓的检测结果误差较大。此外，如图3A所示，还采用另外一种方式来减小接触电阻，即采用掺杂区18来减小接触电阻，该掺杂区18是通过离子注入的方式形成于所述有源区12内，接触插塞14部分位于所述有源区12内，并通过掺杂区18与有源区12电连接。采用SEM来测量包括掺杂区18的晶片的检测过程为，首先采用酸溶液去除第一介电层13和第二介电层15，同时金属层16以及接触插塞14也随之被去除，由于接触插塞14部分位于有源区12内，因此可获得如图:3B所示的包含开口 1 的SEM检测样片，最后采用SEM来检测该检测样片，但是由于开口 Ha的深度较小，因此SEM仍然无法获得清晰的照片，进而导致无法获得精确的接触插塞底部轮廓的检测结果。
发明内容
本发明提供一种接触插塞底部轮廓的检测方法，可利用扫描式电子显微镜获取清晰的接触插塞底部轮廓的照片，减小接触插塞底部轮廓检测的误差，获得精确的检测结果。本发明提供一种接触插塞底部轮廓的检测方法，该方法包括提供一晶片，所述晶片包括形成有有源区的半导体基底、位于半导体基底上的第一介电层、贯穿第一介电层并与有源区电连接的接触插塞、形成于第一介电层和接触插塞上的第二介电层以及贯穿第二介电层并与接触插塞电连接的金属层；去除所述金属层和第二介电层；采用干法刻蚀的方式去除部分第一介电层；去除所述接触插塞以形成检测样片；采用扫描式电子显微镜检测所述检测样片。可选的，所述第二介电层的材质为氧化硅或氮化硅中的一种或其组合，采用化学机械研磨的方式去除所述金属层和第二介电层。可选的，所述第一介电层的材质为氧化硅或氮化硅中的一种或其组合，所述干法刻蚀是反应离子刻蚀，采用干法刻蚀的方式去除部分第一介电层后，剩余的第一介电层的厚度为50埃至300埃。可选的，所述接触插塞的材质是钨、铜、或铝，采用湿法方式去除所述接触插塞。可选的，所述扫描式电子显微镜检测的具体工艺条件包括电压5KV ；电流350pA。可选的，所述扫描式电子显微镜检测的具体工艺条件包括电压IOKV ；电流 800pAo可选的，所述晶片还包括形成于有源区内的金属硅化物层，所述接触插塞通过所述金属硅化物层与所述有源区电连接，所述金属硅化物层的材质是硅化钴、硅化钛或硅化钼。可选的，所述晶片还包括形成于所述有源区内的掺杂区，所述接触插塞通过所述掺杂区与所述有源区电连接，所述掺杂区通过离子注入的方式形成。与现有技术相比，本发明所提供的接触插塞底部轮廓的检测方法具有以下优点1、本发明采用干法刻蚀的方式去除部分第一介电层，可精确控制去除的第一介电层的厚度，进而保留一部分较薄的第一介电层，之后再去除接触插塞形成一接触插塞开口， 由于所述接触插塞开口的存在，可利用SEM获取清晰的接触插塞底部轮廓的照片，减小接触插塞底部轮廓检测的误差。2、对于包括金属硅化物层的晶片而言，由于采用干法刻蚀的方式去除部分第一介电层，因此所形成的检测样片具有接触插塞开口，该接触插塞开口反映了接触插塞的底部轮廓，因此，尽管在去除所述接触插塞的过程中，所述金属硅化物层也被去除，但不会影响检测结果，仍可获得精确的检测结果。3、对于包括掺杂区的晶片而言，由于保留了一部分的第一介电层，因此所形成的接触插塞开口的深度较大，可利用SEM获取清晰的接触插塞底部轮廓的照片，并获得精确的检测结果。4、在本发明所提供接触插塞底部轮廓的检测方法中，扫描式电子显微镜拍摄采用了低电压以及小电流的工艺条件，因此可减小检测样片在检测过程中的电荷捕捉效应，确保良好的测试环境，有助于减小检测误差。
图IA IB为现有的第一种检测方法中检测样片制备时晶片的结构示意图；图2A 2B为现有的第二种检测方法中检测样片制备时晶片的结构示意图；图3A ;3B为现有的第三种检测方法中检测样片制备时晶片的结构示意图；图4为本发明所提供的检测方法的流程图；图5A 5D为本发明第一实施例中检测样片制备时晶片的结构示意图；图6A 6D为本发明第二实施例中检测样片制备时晶片的结构示意图；图7A 7D为本发明第二实施例中检测样片制备时晶片的结构示意图。
具体实施例方式为解决接触插塞底部轮廓的检测结果误差较大的问题，本发明实施例提出如下接触插塞底部轮廓的检测方法。图4为本发明所提供的接触插塞底部轮廓的检测方法的流程图，结合该图，该方法包括步骤Sl 提供一晶片，其中所述晶片包括形成有有源区的半导体基底、位于半导体基底上的第一介电层、贯穿第一介电层并与有源区电连接的接触插塞、形成于第一介电层和接触插塞上的第二介电层以及贯穿第二介电层并与接触插塞电连接的金属层；步骤S2 去除所述金属层和第二介电层；步骤S3 采用干法刻蚀的方式去除部分第一介电层；步骤S4 去除所述接触插塞以形成检测样片；步骤S5 采用扫描式电子显微镜检测所述检测样片。下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例， 应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会是本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。第一实施例参考图5A，首先提供一晶片；该晶片包括形成有有源区22的半导体基底21 ；位于所述半导体基底21上的第一介电层23 ；贯穿所述第一介电层23并与所述有源区22电连接的接触插塞M ；形成于所述第一介电层23和接触插塞M上的第二介电层25 ；以及贯穿所述第二介电层25并与所述接触插塞M电连接的金属层26。其中，所述第一介电层23和第二介电层25的材质为氧化硅或氮化硅中的一种或其组合，所述接触插塞M的材质为钨、铜、或铝，所述接触插塞M可以是梯形插塞。参考图5B，采用化学机械研磨的方式去除金属层沈和第二介电层25。参考图5C，采用干法刻蚀的方式去除第一介电层23的一部分。其中，所述干法刻蚀是反应离子蚀刻(Reactive Ion Kching，RIE)，所述反应离子刻蚀是介于化学性刻蚀和物理性刻蚀之间的主流刻蚀技术，在物性和化性之间取得一个平衡点，可获得最佳的工艺参数，精确控制去除的第一介电层的厚度。优选的，去除部分第一介电层后，剩余的第一介电层23a的厚度较薄，例如，剩余的第一介电层23a的厚度可以为50埃至300埃，该较薄的厚度可以减少SEM检测过程中二次电子的消耗，保证SEM获得清晰的接触插塞底部轮廓的照片。参考图5D，采用湿法方式去除所述接触插塞24，以形成具有接触插塞开口 2 的检测样片。最后，采用扫描式电子显微镜检测所述检测样片。较佳的，所述SEM拍摄时可采用低电压小电流的操作模式，其可以有效降低第一介电层较长时间暴露于高压环境中所带来的电荷捕捉效应(Chargingeffect)，确保良好的检测环境，有助于减小检测误差。具体的说，所述SEM拍摄的工艺条件可以为电压5KV、电流350pA，或者是电压 10KV、电流800pA，其中，采用电压5KV、电流350pA的工艺条件，可更加有效的降低电荷捕捉效应。在本发明第一实施例所提供的接触插塞底部轮廓的检测方法中，采用干法刻蚀的方式去除部分第一介电层，形成了接触插塞开口 Ma，该接触插塞开口 2 反映了接触插塞 24的底部轮廓，因此可利用SEM获取清晰的接触插塞底部轮廓的照片，减小接触插塞底部轮廓检测的误差。第二实施例参考图6A，首先提供一晶片；该晶片包括形成有有源区32的半导体基底31 ；位于所述半导体基底31上的第一介电层33 ；贯穿所述第一介电层33并与所述有源区32电连接的接触插塞34 ；形成于所述第一介电层33上的第二介电层35 ；以及贯穿所述第二介电层35并与所述接触插塞34电连接的金属层36。为了减小接触电阻，该晶片还包括形成于有源区32内的金属硅化物层37，所述接
6触插塞34通过所述金属硅化物层37与所述有源区32电连接，所述金属硅化物层37的材质可以是硅化钴、硅化钛或硅化钼。参考图6B，采用化学机械研磨的方式去除金属层36和第二介电层35。参考图6C，采用干法刻蚀的方式去除第一介电层33的一部分。所述干法刻蚀可精确控制去除的第一介电层的厚度，而保留一薄层的剩余第一介电层33a，以确保扫描式电子显微镜可获取清晰的接触插塞底部轮廓的照片。参考图6D，采用湿法方式去除所述接触插塞34，以形成具有接触插塞开口 34a的检测样片。一般来说，在去除所述接触插塞34的同时，金属硅化物层37也随之被去除。最后，采用扫描式电子显微镜拍摄所述检测样片。本发明第二实施例所提供的接触插塞底部轮廓的检测方法，利用干法刻蚀的方式去除第一介电层33的一部分，再利用湿法方式去除所述接触插塞34，由于保留了一部分的第一介电层，使得该检测样片具有插塞开口 34a，该接触插塞开口 3 反映了接触插塞的底部轮廓，因此，无论在湿法方式去除所述接触插塞34的过程中，所述金属硅化物层37是否被去除，都不会影响检测结果，均可利用SEM获取清晰的接触插塞底部轮廓的照片，减小了接触插塞底部轮廓检测的误差。第三实施例参考图7A，首先提供一晶片；该晶片包括形成有有源区42的半导体基底41 ；位于所述半导体基底41上的第一介电层43 ；贯穿所述第一介电层43并与所述有源区42电连接的接触插塞44 ；形成于所述第一介电层43上的第二介电层45 ；以及贯穿所述第二介电层45并与所述接触插塞44电连接的金属层46。为了减小接触电阻，该晶片还可以包括形成于有源区42内的掺杂区47，所述接触插塞44部分位于所述有源区42内，并通过所述掺杂区47与所述有源区42电连接，其中所述掺杂区47可通过离子注入的方式形成。参考图7B，采用化学机械研磨的方式去除金属层46和第二介电层45。参考图7C，采用干法刻蚀的方式去除第一介电层43的一部分；所述干法刻蚀可精确控制去除的第一介电层的厚度，而保留一薄层的剩余第一介电层43a，以确保扫描式电子显微镜可获取清晰的接触插塞底部轮廓的照片。参考图7D，采用湿法方式去除所述接触插塞44，以形成具有接触插塞开口 44a的检测样片。最后，采用扫描式电子显微镜拍摄所述检测样片。在本发明第三实施例中，由于保留了一部分的第一介电层，使得该检测样片具有插塞开口 44a，该接触插塞开口 4 具有较大的深度，因此，可利用SEM获取清晰的接触插塞底部轮廓的照片，并获得精确的检测结果。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种接触插塞底部轮廓的检测方法，包括提供一晶片，该晶片包括形成有有源区的半导体基底、位于半导体基底上的第一介电层、贯穿第一介电层并与有源区电连接的接触插塞、形成于第一介电层和接触插塞上的第二介电层以及贯穿第二介电层并与接触插塞电连接的金属层； 去除所述金属层和第二介电层； 采用干法刻蚀的方式去除部分第一介电层； 去除所述接触插塞以形成检测样片； 采用扫描式电子显微镜检测所述检测样片。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述第二介电层的材质为氧化硅或氮化硅中的一种或其组合。
3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，采用化学机械研磨的方式去除所述金属层和第二介电层。
4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述第一介电层的材质为氧化硅或氮化硅中的一种或其组合。
5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述干法刻蚀是反应离子刻蚀。
6.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，采用干法刻蚀的方式去除部分第一介电层后，剩余的第一介电层的厚度为50埃至300埃。
7.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述接触插塞的材质是钨、铜或铝。
8.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，采用湿法方式去除所述接触插塞。
9.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述扫描式电子显微镜检测的具体工艺条件包括电压5KV ；电流350pA。
10.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述扫描式电子显微镜检测的具体工艺条件包括电压IOKV ；电流800pA。
11.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述晶片还包括形成于有源区内的金属硅化物层，所述接触插塞通过所述金属硅化物层与所述有源区电连接。
12.如权利要求11所述的检测方法，其特征在于，所述金属硅化物层的材质是硅化钴、 硅化钛或硅化钼。
13.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述晶片还包括形成于所述有源区内的掺杂区，所述接触插塞通过所述掺杂区与所述有源区电连接。
14.如权利要求13所述的检测方法，其特征在于，所述掺杂区通过离子注入的方式形成。
全文摘要
本发明提供了一种接触插塞底部轮廓的检测方法，该方法包括提供一晶片，所述晶片包括形成有有源区的半导体基底、位于半导体基底上的第一介电层、贯穿第一介电层并与有源区电连接的接触插塞、形成于第一介电层和接触插塞上的第二介电层以及贯穿第二介电层并与接触插塞电连接的金属层；去除所述金属层和第二介电层；采用干法刻蚀的方式去除部分第一介电层；去除所述接触插塞以形成检测样片；以及采用扫描式电子显微镜检测所述检测样片。本发明可利用扫描式电子显微镜获取清晰的接触插塞底部轮廓的照片，并获得精确的检测结果。
文档编号H01L21/768GK102254845SQ201010181380
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者何永, 林岱庆, 谢振, 黄雪青 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司, 武汉新芯集成电路制造有限公司