接触孔制作工艺缺陷的检查方法与流程

本发明涉及光刻工艺缺陷检测领域，特别涉及接触孔制作工艺缺陷的检查方法。

背景技术：

随着集成电路工艺的发展，半导体工艺尺寸越来越小，也越来越复杂。很多工艺整合的工艺窗口越来越小，如接触孔与多晶硅的短路问题，其受到对准精度以及接触孔和多晶硅关键尺寸等的影响，是28nm以下研发工艺的难点问题之一。

如图1所示，在28nm研发阶段，使用现有的接触孔制作工艺，形成的产品中，晶圆边缘遭受了二次击穿失效严重的问题，其预测失效分析(PFA)结果显示为共享接触孔与多晶硅短路问题，如图1与图2对比所示，图1为共享接触孔和多晶硅发生短路的扫描电镜照片，图2为共享接触孔未与多晶硅发生短路的扫描电镜照片。然而，针对这一电性失效问题，光学检查没有足够的精度进行在线监控，同时请参照图3，由于共享接触孔01在常规单晶体管DRAM(动态随机存储器)结构中，其一端均会与多晶硅02相连，当其另一端与另一根多晶硅短路时，不会有电位的变化，也就是说两者电位相同，所以无法对其进行电性缺陷的监控。

技术实现要素：

本发明提出了一种接触孔制作工艺缺陷的检查方法，用于检查现有的接触孔制作工艺是否存在容易使形成的共享接触孔与多晶硅发生短路的缺陷，从而解决上述问题。

为达到上述目的，本发明提供一种接触孔制作工艺缺陷的检查方法，用于检查接触孔制作工艺形成的共享接触孔是否与多晶硅短路，包括以下步骤：

步骤一：提供一种测试结构，所述测试结构上形成有使用所述接触孔制作工艺形成的接触孔和多晶硅，所述接触孔分为若干列共享接触孔和若干列非共享接触孔，其中两列共享接触孔相邻且电位相异，每个共享接触孔皆一端与所述多晶硅接触，所述多晶硅长度方向定义为行，所述行与所述列在水平面上相互垂直，在所有的接触孔内沉积金属形成金属栓；

步骤二：对步骤一的结构进行电子束扫描，观察每个接触孔的亮度，根据每个接触孔的亮度，判断每个所述共享接触孔是否与多晶硅具有短路现象。

作为优选，所述测试结构中两列相邻的共享接触孔中，一列位于PMOS结构上，另一列位于NMOS结构上。

作为优选，步骤一中制作测试结构的方法为在制作接触孔时，改变掩模图形。

作为优选，步骤一在光刻接触孔时，将掩模板平移一列接触孔，光刻形成PMOS结构上的共享接触孔与相邻的NMOS结构上的共享接触孔相邻。

作为优选，步骤一中制作测试结构的方法为改变离子注入结构。

作为优选，改变离子注入结构的方法为选择在原定为NMOS结构中的一列非共享接触孔和原定为PMOS结构中的一列共享接触孔进行离子注入形成PMOS结构，其余部分进行离子注入形成NMOS结构。

作为优选，步骤二中，使用电子束扫描时，在多晶硅长度方向上，与共享接触孔发生短路现象的多晶硅长度范围内所有共享接触孔亮度相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种接触孔制作工艺缺陷的检查方法，使用现有技术中相同的接触孔制作工艺制作一个测试结构，该测试结构中PMOS结构上的共享接触孔与相邻的NMOS结构上的共享接触孔相邻，使得原本处于等电位的两列共享接触孔形成不等电位。然后对所有的接触孔内沉积金属形成金属栓，最后对上述结构进行电子束扫描，从而在扫描电镜下观察每个接触孔的亮度情况。

一般地，若电子束扫描模式为正电势，在多晶硅长度方向上，与共享接触孔有短路缺陷的该条多晶硅的长度范围内所有的共享接触孔皆亮起；同理，若电子束扫描模式为负电势，那么会呈现与上述相反的现象，也就是与共享接触孔有短路缺陷的该条多晶硅上所有的共享接触孔皆暗淡，因此根据上述现象中与多晶硅短路的共享接触孔的多少，可以判断这种接触孔制作工艺是否存在较大的工艺缺陷，解决了现有技术中无法检查出多晶硅与共享接触孔之间是否短路的难题。

附图说明

图1为现有技术中共享接触孔和多晶硅发生短路的扫描电镜照片；

图2为现有技术中共享接触孔和多晶硅发生短路的扫描电镜照片；

图3为现有技术中的常规结构；

图4为本发明实施例一提供的测试结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的无短路缺陷的剖视图；

图6为本发明实施例一提供的有短路缺陷的剖视图；

图7为本发明实施例一提供的多晶硅与共享接触孔之间短路的结构示意图；

图8为本发明实施例二提供的测试结构示意图；

图9为本发明实施例二提供的多晶硅与共享接触孔之间短路的结构示意图。

图1-图3中：01-共享接触孔、02-多晶硅；

图4-图9中：10-接触孔、11-共享接触孔、12-非共享接触孔、20-多晶硅、30-有源区。

具体实施方式

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

实施例一

本发明提供一种接触孔制作工艺缺陷的检查方法，用于检查使用接触孔制作工艺形成的共享接触孔是否与多晶硅短路，包括以下步骤：

步骤一：提供一种测试结构，请参照图4，所述测试结构上形成有接触孔10，所述接触孔10分为共享接触孔11和非共享接触孔12，每个共享接触孔11的一端皆与多晶硅20接触，所述测试结构具有以下特点：如图4所示，PMOS结构上的共享接触孔11与相邻的NMOS结构上的共享接触孔11相邻，也就是说相邻的两列共享接触孔11之间，电位不相等，在每一列共享接触孔11中，每两个共享接触孔11中间间隔一个非共享接触孔12，三者位于同一条有源区30上。

在本实施例中，得到上述结构的方法为在光刻接触孔10时，平移用于光刻接触孔10的掩模，在行方向上，平移一列接触孔10的距离，对比图3中现有技术中的常规结构，常规结构中PMOS内有两列共享接触孔11，NMOS结构中具有三列非共享接触孔12，而我们需要将图3中的结构改变成图4，图4中，PMOS结构中左列为非共享接触孔12，右列为共享接触孔11，而NMOS结构变成了左列为共享接触孔11，右两列皆为非共享接触孔12，也就是说PMOS结构上的共享接触孔11与NMOS结构上的共享接触孔11相邻。

请继续参照图4，PMOS结构上的一列共享接触孔11，其一端皆与多晶硅20接触，并通过多晶硅20与左列非共享接触孔11所在的有源区30联通。而NMOS结构上的一列共享接触孔11，其一端也皆与多晶硅20接触，但每条多晶硅20皆连接一个不联通的非共享接触孔12。提供这种测试结构的目的是将两列共享接触孔11一列设置在PMOS结构上，另一列设置在NMOS结构上，这样使得两列共享接触孔11的电位不再相同，方便后续的检查。

对上述所有的接触孔10内沉积金属形成金属栓。

步骤二：对步骤一的结构进行电子束扫描，观察每个接触孔10的亮度，根据每个接触孔10的亮度，判断每个所述共享接触孔11是否与多晶硅20具有短路现象。

具体地，当电子束扫描模式为正电势时，若该结构中共享接触孔11与多晶硅20没有短路现象，会出现如图5虚线框中，PMOS那一列的共享接触孔11亮起，NMOS那一列的共享接触孔11暗淡，其原理如图6所示，也就是说在多晶硅20长度方向上，应该是存在一侧共享接触孔11与多晶硅20联通，另一侧共享接触孔11与多晶硅20不联通的结构，也就是说该方向上，多晶硅20长度范围内，一个共享接触孔11亮起，另一个共享接触孔11暗淡，暗淡的共享接触孔11所在的列方向上的所有共享接触孔11与其结构相同，也皆不与该条多晶硅20联通，因此也皆暗淡，同理亮起的共享接触孔11所在的那一列共享接触孔11皆亮起。

但若该结构中出现了共享接触孔11发生了一端与多晶硅20接触，另一端又与多晶硅20短路的现象，会出现如图7所示的现象。这是因为，若发生了与多晶硅20短路的现象，本不应该联通的共享接触孔11被多晶硅20导通了，内部有电子流动，对比图4，那么会发生本应该暗淡的共享接触孔11亮起，在扫描电镜下观察，该亮起的共享接触孔11在该列暗淡的共享接触孔11中较容易观察出。

当电子束的扫描模式为负电势时，则会出现与上述现象相反的现象，也即正电势扫描模式中亮起的接触孔10在负电势扫描模式中暗淡，正电势扫描模式中暗淡的接触孔10在正电势扫描模式中亮起，那么同理，图7中出现短路缺陷的共享接触孔11则在扫描电镜下为暗淡，该列其余未出现短路缺陷的共享接触孔11应该亮起。

计算每一列的共享接触孔11中出现缺陷的共享接触孔11的个数，由此判断该接触孔制作工艺是否达标。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于步骤一中测试结构不同，本实施例中测试结构的制作方法为对原本常规结构中用于制作PMOS结构的一列共享接触孔11进行NMOS/PWELL模式的离子注入，对原本常规结构中用于制作NMOS结构的一列非共享接触孔12进行NMOS/PWELL模式的离子注入，形成了如图8所示的结构，该结构中NMOS结构中的共享接触孔11位于最靠近PMOS结构的右列，左边两列皆为非共享接触孔12，PMOS结构左列为共享接触孔11，右列为非共享接触孔12。这样相对于原本的常规结构中两列共享接触孔11为等电位的情况，此时的测试结构中两列共享接触孔11处于不等电位的情况，方便后续检查。

同样对上述所有的接触孔10进行金属沉积形成金属栓，然后进行电子束扫描。

在电子束扫描模式为正电势的情况下，若该结构的共享接触孔11并无异常，则会呈现图8所示，即两列相邻的共享接触孔11，一列暗淡，一列亮起。若该结构中存在共享接触孔11与多晶硅20短路的现象，则会出现如图9虚线框所示的现象，本该暗淡的一列共享接触孔11中有短路缺陷的共享接触孔11亮起，在扫描电镜下较容易观察出。

同理，若电子束扫描模式为负电势，则出现与正电势情况相反的现象，在此不作赘述。

本发明提供一种接触孔制作工艺缺陷的检查方法，使用现有技术中相同的接触孔制作工艺制作一个测试结构，该测试结构中PMOS结构上的共享接触孔11与相邻的NMOS结构上的共享接触孔11相邻，使得原本处于等电位的两列共享接触孔11形成不等电位，然后对所有的接触孔10内沉积金属形成金属栓，最后对上述结构进行电子束扫描，从而在扫描电镜下观察每个接触孔10的亮度情况。

根据计算得到与多晶硅短路的共享接触孔11的多少，可以判断这种接触孔制作工艺是否存在较大的工艺缺陷，解决了现有技术中无法检查出多晶硅20与共享接触孔11之间是否短路的难题。

本发明对上述实施例进行了描述，但本发明不仅限于上述实施例。显然本领域的技术人员可以对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，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。