Cmos中n型源漏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N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N型源漏离子注入区，N型源漏离子注入区由N型阱-N型源漏极结构构成，包括：N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；光阻区由N型阱-P型源漏极结构构成，包括：N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；对N型源漏注入区和光阻区分别注入N型源漏和P型源漏；经负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N型源漏离子注入对准度的实时监控，避免N型源漏离子注入到PMOS的N型阱中而导致PMOS漏电现象的发生。
【专利说明】CMOS中N型源漏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N型源漏注入对准度的监 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，比如源漏注入对准度等；如图1所示，为经电子束扫描得到的 PM0S的漏电缺陷示意图，经研究发现，PM0S产生漏电缺陷的形成原因之一是在N型源漏注 入时产生对准度偏差，从而导致在PM0S的N型阱中注入了 N型源漏，如图1中，虚线框中本 应为亮孔的位置显示为暗孔，这说明PM0S中注入了 N型源漏，也即是N型源漏注入产生对 准度偏差。PM0S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N型源漏注入对准度进行监控是十分必要的。N型源漏注入产生对准度偏差归根到 底是由于N型源漏注入时，覆盖在PM0S区域的光阻发生对准度偏差导致的。因此，监控N 型源漏注入对准度偏差可以通过监控该N型源漏注入过程中的光阻对准度偏差来实现。
[0003] 如图2所示，N型源漏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(a))、外溢型（图2(b))、内收型（图2(c))、旋转型（图2(d))、综合性（图2(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N型源漏注入对准度进行实时监控的测试结构和 方法，从而避免PM0S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N型源漏离子注入对准度的监控 结构及监控方法，利用N型源漏离子注入时采用的光阻的对准度，来监控N型源漏离子注入 对准度，从而实现对N型源漏离子注入对准度进行准确而有效的实时监控，避免PM0S器件 中注入N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N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N型源漏离子注入区和光 阻区，所述光阻区为进行P型源漏离子注入的区域；其中，
[0007] 所述N型源漏离子注入区由N型阱-N型源漏极结构构成，，包括：在非功能区中设 置的N型阱，在所述N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N型源漏极的接触孔；
[0008] 所述光阻区由N型阱-P型源漏极结构构成，，包括：在非功能区中设置的N型阱， 在所述N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；
[0009] 在负电势电子束扫描模式下得到的电压衬度影像图中，所述N型阱-N型源漏极结 构对应的接触孔为暗孔，所述N型阱-P型源漏极结构对应的接触孔为亮孔。
[0010] 优选地，所述N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N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N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N型阱中设置有P型源漏极；所述N型源漏离子注 入区中，所述栅极之间的N型阱中设置有N型源漏极。
[0013] 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。
[0014] 优选地，所述光阻区为一内角为90的菱形；所述栅极的宽度、所述N型阱的宽度、 所述栅极之间的间距、所述N型阱之间的间距均相同。
[0015] 本发明还提供了一种CMOS中N型源漏离子注入对准度的监控方法，其包括监控结 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N型阱和栅极的制备；
[0019] 步骤S03 :在所述非功能区中需进行P型源漏离子注入区域上覆盖一层N型源漏 离子注入光阻，所述N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N型源漏离子注入区；
[0020] 步骤S04 :对所述N型源漏离子注入区中的N型阱进行N型源漏离子注入，从而在 该N型阱中形成N型源漏极；
[0021] 步骤S05 :去除所述N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N型阱 进行P型源漏离子注入，从而在该N型阱中形成P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N 型源漏极和所述P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 :在负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N型阱-N型源漏极结构对应的接触孔 显示为暗孔，所述N型深阱-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N型阱-N型源漏极结构对应的接触孔显示为暗孔，所述N型深阱-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N型阱-N型源漏极结构中由暗孔变为亮孔 或者所述N型深阱-P型源漏极结构中由亮孔变为暗孔的接触孔；
[0028] 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N型源漏离子注入对准度偏差。
[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?80nm，着陆能量为1800?2500eV，电流为80?ΙΟΟηΑ。
[0030] 优选地，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。
[0031] 优选地，所述步骤S09中，在电子束扫描仪中设置缺陷扫描程式，设定所述监控结 构中至少一个所述接触孔发生异常，根据所述监控结构中光阻区和N型源漏离子注入区的 类型模拟出所述接触孔的标准电压衬度影像图。
[0032] 优选地，所述N型源漏离子注入区在所述光阻区周围环绕设置。
[0033] 本发明的CMOS中N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N型源漏离子注入对准度，监控结构的制备中，在进行N型源漏离 子注入时，采用一光阻（N型源漏离子注入光阻）将需进行P型源漏注入的区域遮挡住，在 N型源漏离子注入之后对光阻区进行P型源漏离子注入，在后续负电势电子束扫描过程中， 利用N型阱-N型源漏极结构、N型阱-P型源漏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，N型阱-N型源漏极结构原有显示暗孔的接触孔 则变为亮孔，N型阱-P型源漏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N型源漏离子注入对准度 偏差，从而实现对CMOS中N型源漏离子注入对准度的实时监控，避免PM0S器件失效和成本 的不必要的浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0034] 图1为经电子束扫描得到的PM0S的漏电缺陷示意图
[0035] 图2为N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
[0036] 图3为本发明的一个较佳实施例的CMOS中N型源漏离子注入对准度的监控结构 的俯视不意图
[0037] 图4为本发明的一个较佳实施例的CMOS中N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
[0038] 图5本发明的CMOS中N型源漏离子注入对准度的监控方法的流程示意图
[0039] 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
[0040] 图13为本发明的一个较佳实施例的负电势电子束扫描模式下含有N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
[0041] 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
[0042] 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】
[0043] 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。
[0044] 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，N型阱-P型源 漏极结构，N型阱-N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，在负电势条件下，前者对应的接触孔 显示为亮孔，后者对应的接触孔显示为暗孔；当N型源漏离子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N型源漏离子注入的对准度偏差。
[0045] 之所以N型阱-N型源漏极结构显示为暗孔，是由于：在负电势条件下，该结构不导 通，电子束中入射的二次电子大部分被阻挡在结构表面不被吸收，从而该结构对应的接触 孔显示为暗孔；同理，N型阱-P型源漏极结构显示为亮孔，是由于：在负电势条件下，该结构 导通，电子束中入射的二次电子大部分被吸收，由P型源漏极流向N型阱，从而该结构对应 的接触孔显示为亮孔。
[0046] 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N型源漏离子注入区和光阻区，光阻区为需进行P型源漏离子注入的区域。
[0047] 这是因为，PM0S漏电现象的原因之一是N型源漏离子注入时所采用的遮挡无需进 行N型源漏离子注入区域的光阻发生对准度偏差，从而导致在PM0S的N型阱中注入了 N型 源漏；由此，监控N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N 型源漏离子注入区和光阻区，N型源漏离子注入区为用于注入N型源漏离子的区域，光阻区 为用于注入P型源漏离子的区域，在注入N型源漏离子的过程中，光阻区上设置光阻用于阻 挡N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N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N型源漏离子注入的对准 度偏差。
[0048] N型源漏离子注入区由N型阱-N型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设置的N 型阱，在N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。
[0049] 光阻区由N型阱-P型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设置的N型阱，在N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；
[0050] 在负电势电子束扫描模式下得到的电压衬度影像图中，N型阱-P型源漏极结构对 应的接触孔为亮孔，N型阱-N型源漏极结构对应的接触孔为暗孔。
[0051] 需要说明的是，光阻区应当不遮挡在N型源漏离子注入区的N型阱上方，因此，光 阻区的轮廓线可以位于栅极的上方或N型阱之间的区域上方。
[0052] 需要说明的是，在本发明中，在光阻区或N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。
[0053] 以下将结合附图3-4和具体实施例对CMOS中N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。
[0054] 请参阅图3,为本发明的一个较佳实施例的CMOS中N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，N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N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N型源漏注入区，N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N型阱2中设置有P型源漏极6 ;N型 源漏离子注入区中，栅极3之间的N型阱2中设置有N型源漏极5 ;在栅极3之间且分别在 P型源漏极6和N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，光阻区（虚线框）图形可以但不限于为菱形，光阻区的图形还可以 为六边形、三角形等。较佳的，菱形的一内角为90度，则相对应的栅极的宽度、N型阱的宽 度、栅极之间的间距、N型阱之间的间距均相同，便于排布光阻区，使光阻区的轮廓线避免覆 盖在N型源漏离子注入区的N型阱的上方。
[0055] 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N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；N型源漏离子注入区中包括：在非功能区1中设置的N型阱2,在N型阱2中设置的N型 源漏极5,位于N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N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N 型阱2,在N型阱2中设置的P型源漏极6,位于P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P型源漏极6的接触孔7。
[0056] 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N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。
[0057] 以下将结合附图5-15和具体实施例对CMOS中N型源漏离子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。
[0058] 请参阅图5,为本发明的CMOS中N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N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：
[0059] 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：
[0060] 步骤SOI :请参阅图6,提供一个半导体衬底的非功能区1 ;
[0061] 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。
[0062] 步骤S02 :请参阅图7,在非功能区1中依次进行N型阱2和栅极3的制备；
[0063] 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N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N型源漏注 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PM0S器件的N型源漏注 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N型源漏注入对准度偏 差。N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N型阱2呈正交排布；相邻栅极的间距、相邻N型阱之间的间距、栅极的宽度、以及N型阱 的宽度均相同。
[0064] 步骤S03 :请参阅图8,在非功能区1中需进行P型源漏离子注入区域上覆盖一层 N型源漏离子注入光阻4, N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N型源漏离子注入区；
[0065] 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N型源漏离子注入 过程，则需要采用光阻将需进行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，N型源漏离子注入时采用的光阻称为N型源漏离子注入光阻4, N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P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。N型源漏离子注入区在光阻区周围环绕设置。由于本实施例所制备的监控 结构为上述图3和图4中的监控结构，所以本实施例中对监控结构不再作具体描述。
[0066] 步骤S04 :请参阅图9,对N型源漏离子注入区中的N型阱2进行N型源漏离子注 入，从而在该N型阱中形成N型源漏极5 ;
[0067] 具体的，本实施例中，在N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N型源漏离子注入的N型阱2中进行N型源漏离子注入；N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。
[0068] 步骤S05 :请参阅图10,去除N型源漏离子注入光阻4,虚线框表示光阻区；
[0069] 具体的，本实施例中，在N型源漏离子注入完成后，即在所注入的有源区中形成N 型源漏极5 ;然后，可以但不限于湿法刻蚀去除N型源漏离子注入光阻4。
[0070] 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N 型阱2中进行P型源漏离子注入，从而在该N型阱2中形成P型源漏极6 ;
[0071] 具体的，本实施例中，可以在光阻区之外包括N型源漏离子注入区上覆盖一层光 阻，然后对光阻区中的N型阱进行P型源漏离子注入，从而在N型阱中制备出P型源漏极。 P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。
[0072] 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N型源漏极5和P型源漏极6上方形成接触孔7 ;
[0073] 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。
[0074] 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。
[0075] 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。
[0076] 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：
[0077] 步骤S08 :在负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；
[0078] 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?80nm，着陆能量为1800?2500eV，电流为80? ΙΟΟηΑ。电压衬度影像图反应在一图片中称之为电压衬度影像图；在负电势扫描模式下，N 型源漏注入区中N型阱-N型源漏极结构对应的接触孔显示为暗孔，光阻区中N型阱-P型 源漏极结构对应的接触孔显示为亮孔，如图13所示，为本发明的一个较佳实施例的负电势 扫描模式下含有N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；在负电势扫描模式下，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，在负电势扫描模式下，N型阱2-P型源漏极6结构为导通状态，其可以吸收大量的 二次电子，二次电子从P型源漏极6流向其下面的N型阱2,从而该结构对应的接触孔7显 示为亮孔；而N型阱2-N型源漏极5结构呈不导通状态，大量的二次电子聚集在N型源漏极 5表面，从而该结构对应的接触孔7显示为暗孔。
[0079] 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；
[0080] 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，N型源漏注入区中N型阱-N型源漏极结构对应的接触孔显示为暗孔，光阻区中N 型阱-P型源漏极结构对应的接触孔显示为亮孔。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。
[0081] 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，设定监控结构中至少一个接触孔发生异常，根据所述监控结构中光阻区和N 型源漏离子注入区的类型模拟出接触孔的标准电压衬度影像图。
[0082] 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。
[0083] 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N型阱-P型源漏极结构中由亮孔变为暗孔的接触孔或者N型 阱-N型源漏极结构中由暗孔变为亮孔的接触孔；
[0084] 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。
[0085] 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。
[0086] 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 区向右发生整体偏移，则标准电压衬度影像图中，N型阱-N型源漏极结构中显示暗孔的接 触孔在实际电压衬度影像图中显示为亮孔，N型阱-P型源漏极结构中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。
[0087] 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N 型源漏离子注入对准度偏差。
[0088] 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 阻区向右偏移量，即对准度偏差；图15中，光阻区向右发生偏移，偏移量为水平方向上相邻 的两个接触孔的间距，也即是N型源漏离子注入对准度偏差。
[0089] 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N型阱区中注入了 N型源漏离子时，该注入位置 也会显示为暗孔，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N型阱即可。比如，该步骤S11可以包括以 下过程：
[0090] 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；
[0091] 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左边位置的亮孔变为暗孔，而光阻区右边位置的暗孔变为亮 孔，这表明，光阻区向右发生偏移。
[0092] 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；
[0093] 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。
[0094] 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；
[0095] 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. 2、1. 4、1. 6、1. 8等；
[0096] 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。
[0097] 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?x+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。
[0098] 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：
[0099] 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影像图；这里，接触孔的标准位置的影像图可以通过数据模 拟程序得到；
[0100] 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影像图；这里，接触孔的实际位置的影像图可以通过拍摄电 子扫描图片得到。
[0101] 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 接触孔实际位置的影像图。
[0102] 步骤A03 :根据实际位置的影像图与标准位置的影像图进行对比，得到接触孔的 实际位置的对准度偏差分布数据；
[0103] 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。
[0104] 综上所述，本发明的CMOS中N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N型源漏离子注入对准度，监控结构的制备过程 中，在进行N型源漏离子注入时，采用一光阻（N型源漏离子注入光阻）将需进行P型源漏 离子注入的区域遮挡住，在N型源漏离子注入之后对光阻区进行P型源漏离子注入，在后续 负电势电子束扫描过程中，利用N型阱-N型源漏极结构、N型阱-P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，N型阱-N型源漏极 结构原有显示暗孔的接触孔则变为亮孔，N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N型源漏离子注入对准度偏差，从而实现对CMOS中N型源漏离子注入对准度的实时监 控，避免PM0S器件失效和成本的不必要的浪费。
[0105] 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N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N型源漏离子注入区和光阻区，所述光阻区为进行P型 源漏离子注入的区域；其中， 所述N型源漏离子注入区由N型阱-N型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设置的 N型阱，在所述N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N型源漏极的接触孔； 所述光阻区由N型阱-P型源漏极结构构成，包括：在非功能区中设置的N型阱，在所述 N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； 其中，在负电势电子束扫描模式下得到的电压衬度影像图中，所述N型阱-N型源漏极 结构对应的接触孔为暗孔，所述N型阱-P型源漏极结构对应的接触孔为亮孔。
2. 根据权利要求1所述的监控结构，其特征在于，所述N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N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N型 阱所在的列呈正交分布； 所述光阻区中，所述栅极之间的N型阱中设置有P型源漏极；所述N型源漏离子注入区 中，所述栅极之间的N型阱中设置有N型源漏极。
4. 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。
5. 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90的 菱形；所述栅极的宽度、所述N型阱的宽度、所述栅极之间的间距、所述N型阱之间的间距均 相同。
6. -种CMOS中N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N型阱和栅极的制备； 步骤S03 :在所述非功能区中需进行P型源漏离子注入区域上覆盖一层N型源漏离子 注入光阻，所述N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N型 源漏离子注入区； 步骤S04 :对所述N型源漏离子注入区中的N型阱进行N型源漏离子注入，从而在该N 型阱中形成N型源漏极； 步骤S05 :去除所述N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N型阱进行 P型源漏离子注入，从而在该N型阱中形成P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N型源 漏极和所述P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 :在负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N型阱-N型源漏极结构对应的接触孔显示 为暗孔，所述N型深阱-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N型阱-N型源漏极结构对应的接触孔显示为暗孔，所述N型深阱-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N型阱-N型源漏极结构中由暗孔变为亮孔或者 所述N型深阱-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N型源漏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?80nm，着陆能量为1800?2500eV，电流为80? ΙΟΟηΑ。
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述的监控方法，其特征在于，所述步骤S09中，在电子束扫描仪中设 置缺陷扫描程式，设定所述监控结构中至少一个所述接触孔发生异常，根据所述监控结构 中光阻区和N型源漏离子注入区的类型模拟出所述接触孔的标准电压衬度影像图。
10. 根据权利要求6述的监控方法，其特征在于，所述N型源漏离子注入区在所述光阻 区周围环绕设置。
【文档编号】H01L21/66GK104091795SQ201410357182
【公开日】2014年10月8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, 顾晓芳, 倪棋梁, 陈宏璘, 龙吟 申请人:上海华力微电子有限公司