金属缺陷的检测方法及检测结构的形成方法与流程

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种金属缺陷的检测方法及检测结构的形成方法。

背景技术：

随着半导体集成电路器件结构的不断发展、工艺技术的不断提高和器件尺寸的不断减小，半导体集成电路中越来越多的缺陷是不可见的，利用传统的缺陷检测方法来判断其失效机理并找出失效的物理缺陷地址变得越来越困难。

例如，在存储器的结构中，用作位线使用的金属线通常大于100微米，而制作过程中产生的金属缺陷只有100纳米，这使得寻找金属缺陷的物理位置变得很耗时。使用有效的方法定位缺陷的物理位置，对于工艺线的改进和调整、工艺过程的控制有着重要作用。

技术实现要素：

本发明解决的问题是现有技术缺失一种有效的金属缺陷检测方法及检测结构。

为解决上述问题，本发明提供一种金属缺陷的检测结构的形成方法，包括：

提供待测样品，所述待测样品包括：金属线和与所述金属线连接的导电结构；

去除所述导电结构；

在所述金属线中确定与所述金属缺陷接触的第一待测金属线和第二待测金属线；

将所述第一待测金属线接地。

可选的，所述导电结构包括：金属插塞，所述待测样品还包括：衬底和 介质层；

所述金属插塞位于所述介质层内，所述金属插塞和介质层与所述衬底的第一表面接触，所述金属线覆盖所述金属插塞和部分介质层。

可选的，所述去除所述导电结构包括：沿第一方向研磨所述待测样品以露出所述金属插塞和介质层，所述第一方向为从所述衬底的第二表面到第一表面的方向，所述衬底的第二表面与所述衬底的第一表面为所述衬底的两个相对的表面；去除所述介质层内的金属插塞以形成通孔，所述通孔与所述金属线接触；

所述将所述第一待测金属线接地包括：在与所述第一待测金属线接触的通孔内形成导电插塞，并将所述导电插塞接地。

可选的，所述导电插塞的材料为钨、铝或铂。

可选的，利用湿法蚀刻工艺去除所述介质层内的金属插塞以形成所述通孔。

可选的，每一根金属线覆盖的金属插塞数量大于1。

可选的，所述金属线的长度大于或等于100微米。

本发明还提供一种金属缺陷的检测方法，包括：

执行上述金属缺陷的检测结构的形成方法以获得检测结构；

执行选择步骤，所述选择步骤包括：根据所述检测结构的电压衬度图像，在所述第二待测金属线上亮度与所述第一待测金属线亮度相同的部分选择待切割位置；

所述选择步骤之后执行确认步骤，所述确认步骤包括：确认所述待切割位置所在区域有无金属缺陷；

当确认所述待切割位置所在区域无金属缺陷时，在所述待切割位置上切割所述第二待测金属线并继续执行所述选择步骤和切割步骤；当确认所述待切割位置所在区域有金属缺陷时，判定所述检测结构存在金属缺陷。

可选的，利用电性检测的方式在所述金属线中确定与所述金属缺陷接触 的第一待测金属线和第二待测金属线。

可选的，所述确认所述待切割位置所在区域有无所述金属缺陷包括：利用所述待切割位置所在区域的扫描电镜图像观测所述待切割位置所在区域有无所述金属缺陷。

与现有技术相比，本发明技术方案没有直接在金属缺陷所在的待测样品原有结构上进行检测，而是打破原有待测样品的结构重新建立了一新的检测结构，该检测结构可以避免原有结构对检测带来的干扰。在新建立的检测结构，利用电压衬度图像，逐渐减小金属缺陷的所在的检测区域，提供高了金属缺陷检测效率。

附图说明

图1为本发明实施例的金属缺陷的检测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的待测样品的俯视图；

图3至图6是本发明实施例的检测结构在形成过程的结构剖视图；

图7至图10是本发明实施例的检测结构的电压衬度图像。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种金属缺陷的检测结构的形成方法，包括：

步骤S1：提供待测样品，所述待测样品包括：金属线和与所述金属线连接的导电结构；

步骤S2：去除所述导电结构；

步骤S3：在所述金属线中确定与所述金属缺陷接触的第一待测金属线和第二待测金属线；

步骤S4：将所述第一待测金属线接地。

作为一具体实施例，所述导电结构可以包括：金属插塞，所述待测样品 还可以包括：衬底和介质层；所述金属插塞位于所述介质层内，所述金属插塞和介质层与所述衬底的第一表面接触，所述金属线覆盖所述金属插塞和部分介质层。

所述去除所述导电结构可以包括：沿第一方向研磨所述待测样品以露出所述金属插塞和介质层，所述第一方向为从所述衬底的第二表面到第一表面的方向，所述衬底的第二表面与所述衬底的第一表面为所述衬底的两个相对的表面；去除所述介质层内的金属插塞以形成通孔，所述通孔与所述金属线接触。所述将所述第一待测金属线接地可以包括：在与所述第一待测金属线接触的通孔内形成导电插塞，并将所述导电插塞接地。

图2为所述待测样品的俯视图，图3为所述待测样品沿A-A’线的剖视图，结合图2和图3所示，待测样品包括：衬底1、介质层2、金属插塞3和金属线4。金属插塞3位于所述介质层2内，金属插塞3和介质层2与所述衬底1的第一表面接触。金属线4覆盖金属插塞3和部分介质层2。所述金属线4可以为存储器的位线，长度大于或等于100微米。

本发明实施例将从衬底1的第二表面(未与金属插塞3接触的表面)到第一表面(与金属插塞3接触的表面)的方向定义为第一方向，衬底1的第二表面与衬底1的第一表面为衬底1的两个相对的表面。

沿着第一方向研磨所述衬底以露出所述金属插塞3和介质层2。研磨后的待测样品结构请参考图4，所述研磨过程中，可以去除整个衬底1以及部分介质层，也可以去掉金属插塞3的部分金属。本领域技术人员可以根据需要决定研磨去除的厚度。

使用湿法蚀刻工艺去除全部金属插塞3。所述湿法蚀刻工艺可以使用酸性液体进行，例如H2O2液体。如图5所示，去除金属插塞3后，在介质层2内形成了与金属线4接触的通孔5。

执行步骤S3时，可以利用电性检测的方式在所述金属线中确定与所述金属缺陷接触的第一待测金属线41和第二待测金属线42。本领域技术人员可以知晓如何利用电性检测的方式确定第一待测金属线41和第二待测金属线42，此处不再赘述。

如图6所示，在步骤S4中，确定与第一待测金属线41接触的通孔，在该通孔内形成导电插塞6，并将导电插塞6与地GND连接。所述导电插塞6的材料可以为钨、铝或铂。

步骤S4结束之后，待测样品变为了金属缺陷的检测结构，为了判断所述检测结构是否有金属缺陷，可以继续执行选择步骤S5。

选择步骤S5包括：根据所述检测结构的电压衬度图像，在所述第二待测金属线上亮度与所述第一待测金属线亮度相同的部分选择待切割位置。

所述选择步骤S5之后执行确认步骤S6，所述确认步骤S6包括：确认所述待切割位置所在区域有无金属缺陷。

执行确认步骤S6之后，当确认所述待切割位置所在区域无金属缺陷时，执行切割步骤S71：在所述待切割位置上切割所述第二待测金属线，并继续执行所述选择步骤S5和切割步骤S6。当确认所述待切割位置所在区域有金属缺陷时，则执行判定步骤S72：判定所述检测结构存在金属缺陷。在步骤S6中，可以利用所述待切割位置所在区域的扫描电镜图像观测所述待切割位置有无所述金属缺陷。本领域技术人员可以知晓，扫描电镜图像和电压衬度图像是依据扫描电子显微镜的两个不同应用而获得的图像。

下面通过举例的方式对上述步骤进行详细说明。

如图7所示，获得图6所示检测结构的电压衬度图像(voltage contrast，VC)。从图7可以看出，由于第一待测金属线41连接地GND，而第二待测金属线42通过金属缺陷与第一待测金属线41连接，所以第一待测金属线41、第二待测金属线42和金属缺陷呈现的亮度与未连接地GND的金属线4亮度不同。

未进行任何切割步骤之前，整个第二待测金属线42与第一待测金属线41的亮度相同，所以，可以在第一待测金属线41上的任意位置设为待切割位置。待切割位置选择后，可以通过扫描电子显微镜获得的扫描电镜图像观测待切割位置所在区域是否有金属缺陷。若未观测到金属缺陷，则在待切割位置上切割第二待测金属线42。

图7虚线位置为待切割位置，确定待切割位置无金属缺陷后，对第二待 测金属线42进行第一次切割，第一次切割后，检测结构的电压衬度图像变为图8所示。

如图8所示，第一次切割后，在第二待测金属线42上亮度与第一待测金属线41亮度相同的部分421上选择待切割位置(图8的虚线位置)，并通过扫描电子显微镜获得的扫描电镜图像观测待切割位置所在区域是否有金属缺陷。确定待切割位置所在区域无金属缺陷后，在该待切割位置对第二金属线42进行第二次切割。第二次切割后，检测结构的电压衬度图像变为图9所示。

如图9所示，第二次切割后，在第二待测金属线42上亮度与第一待测金属线41亮度相同的部分421上选择待切割位置(图9的虚线位置)，并通过扫描电子显微镜获得的扫描电镜图像观测待切割位置所在区域是否有金属缺陷。确定待切割位置所在区域无金属缺陷后，在该待切割位置对第二金属线42进行第三次切割。第三次切割后，检测结构的电压衬度图像变为图10所示。通过对上述步骤的反复执行可以最终在待切割位置所在区域的扫描电镜图像上观测到金属缺陷，则判定所述检测结构存在金属缺陷。

在上述过程中，待切割位置可以依据二分法的原理设置，即每次切割的位置可以依据二分法的原理设置，当然，也可以依据其他方式进行选择。

在发明实施例中，为了有效的检测金属缺陷，没有直接在金属缺陷所在的待测样品原有结构上检测，打破原有待测样品重新建立了一新的检测结构，该检测结构可以避免原有结构对检测带来的干扰。在新建立的检测结构，利用电压衬度图像，逐渐减小金属缺陷的所在的检测区域，提供高了金属缺陷检测效率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。