接触孔和多晶硅图形的套刻偏差的检测方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种接触孔(ct)和多晶硅图形的套刻偏差(overlay)的检测方法。

背景技术：

随着集成电路先进制程的发展，尤其是55nm技术节点平台下，接触孔和有源区(aa)或多晶硅(poly)之间的套刻偏差(overlay)的随机波动会严重影响产品良率。现有方法很难实现接触孔和多晶硅图形如多晶硅栅之间的套刻偏差的在线(inline)检测，例如inlineoverlay检测很难针对静电随机存储器(sram)等产品的局部区域量测并定性是否漏电风险。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种接触孔和多晶硅图形的套刻偏差的检测方法，能在线快速且全面检测出接触孔和多晶硅图形的套刻偏差。

为解决上述技术问题，本发明提供的接触孔和多晶硅图形的套刻偏差的检测方法包括如下步骤：

步骤一、利用被检测产品的接触孔和多晶硅图形的套刻偏差和电子束检测(e-beaminspection，ebi)设备扫描形成的所述接触孔的图像亮度具有相关性的特点，预先形成所述被检测产品对应的所述接触孔和所述多晶硅图形的套刻偏差和对应的所述接触孔的图像亮度的拟合曲线。

步骤二、提供所述被检测产品，所述被检测产品上形成有所述多晶硅图形和所述接触孔；采用所述电子束检测设备对所述被检测产品进行扫描并得到所述被检测产品上和所述多晶硅图形相套刻的所述接触孔的图像亮度。

步骤三、结合所述拟合曲线将所述被检测产品对应的所述接触孔的图像亮度转换为所述被检测产品的所述接触孔和所述多晶硅图形的套刻偏差。

进一步的改进是，步骤一中，形成所述拟合曲线的分步骤包括：

步骤11、通过在测试片上形成和所述被检测产品相同的所述接触孔和所述多晶硅图形，而且在所述测试片上对所述接触孔和所述多晶硅图形之间的间距进行拉偏从而形成一系列大小不同的所述接触孔和所述多晶硅图形的套刻偏差。

步骤12、采用所述电子束检测设备扫描所述测试片形成的第一扫描图片。

步骤13、在所述第一扫描图片上确定各所述接触孔的图像亮度。

步骤14、将各所述接触孔的图像亮度和对应的所述套刻偏差进行拟合形成所述拟合曲线。

进一步的改进是，步骤11中，所述测试片上，按照所述套刻偏差的大小按照一个反向逐渐增加或者逐渐减少以及各所述接触孔按照所述套刻偏差渐变的方向排列，使得在所述套刻偏差渐变的方向上，所述接触孔的位置和所述套刻偏差的大小一一对应。

步骤13中，各所述接触孔的图像亮度在所述第一扫描图片中的位置和对应的所述接触孔在所述测试片上的位置相对应，通过所述接触孔的图像亮度在所述第一扫描图片中的位置确定所述接触孔的图像亮度所对应的所述套刻偏差大小。

进一步的改进是，所述被检测产品包括多个。

进一步的改进是，当各所述被检测产品的类型相同时，各所述被检测产品共用相同的所述拟合曲线，所述拟合曲线仅需要在对第一个所述被检测产品进行检测之前形成即可。

进一步的改进是，当各所述被检测产品的类型包括多种时，在各种类型的第一个所述被检测产品进行检测之前进行步骤一并形成和所述被检测产品的类型相对应的所述拟合曲线；步骤三中各种类型的所述被检测产品采用和所述被检测产品的类型相对应的所述拟合曲线。

进一步的改进是，步骤11中，每一个所述测试片上仅形成有和一种类型的所述被检测产品相同的所述接触孔和所述多晶硅图形；各种类型的所述被检测产品对应的所述拟合曲线分别在不同的所述测试片上得到。

进一步的改进是，步骤11中，每一个所述测试片上仅形成有和两种以上类型的所述被检测产品相同的所述接触孔和所述多晶硅图形，和不同类型的所述被检测产品相同的所述接触孔和所述多晶硅图形形成在所述测试片的不同区域上；在同一所述测试片上形成两种以上类型的所述被检测产品对应的所述拟合曲线。

进一步的改进是，所述被检测产品包括sram产品或逻辑产品。

进一步的改进是，所述sram产品的存储单元包括6t型存储单元，所述6t型存储单元包括：第一选择管、第二选择管、第一上拉管、第二上拉管、第一下拉管和第二下拉管。

在所述6t型存储单元的版图结构上，所述第一下拉管和所述第一上拉管的多晶硅栅连接在一起，所述第二下拉管和所述第二上拉管的多晶硅栅连接在一起。

所述第一选择管和所述第一下拉管共用第一有源区，所述第一上拉管位于第二有源区中，所述第二上拉管ppu2位于第三有源区中，所述第二下拉管和所述第二选择管共用第四有源区。

所述第一选择管的漏区和所述第一下拉管的漏区共用且在所述第一下拉管的漏区顶部形成有第一接触孔；所述第一接触孔位于所述第一下拉管的多晶硅栅和所述第一选择管的多晶硅栅之间。

所述第二选择管的漏区和所述第二下拉管的漏区共用且在所述第二下拉管的漏区顶部形成有第二接触孔；所述第二接触孔位于所述第二下拉管的多晶硅栅和所述第二选择管的多晶硅栅之间。

所述6t型存储单元的版图呈中心对称结构，所述第一下拉管和所述第二下拉管对称，所述第一上拉管和所述第二上拉管对称，所述第一选择管和所述第二选择管对称，所述第一接触孔和所述第二接触孔对称。

所述被检测产品的接触孔为所述第一接触孔或所述第二接触孔；所述被检测产品的所述多晶硅图形为所述第一下拉管的多晶硅栅和所述第一选择管的多晶硅栅或者为所述第二下拉管的多晶硅栅和所述第二选择管的多晶硅栅。

进一步的改进是，所述sram产品的技术节点缩小时，所述6t型存储单元的版图结构的尺寸等比例缩小，对应的所述第一接触孔和所述第二接触孔的尺寸也等比例缩小。

进一步的改进是，所述sram产品的技术节点为55nm以下。

进一步的改进是，步骤二中，所述被检测产品形成于产品晶圆上，所述电子束检测设备对所述被检测产品的产品晶圆进行全片扫描形成第二扫描图片。

之后，在所述第二扫描图片中选取对应的所述接触孔的图像亮度。

进一步的改进是，所述电子束检测设备扫描形成的所述接触孔的图像亮度采用灰度值(graylevel)表示。

进一步的改进是，所述电子束检测设备扫描形成图像为通过收集电子束的二次电子(se)和背散射电子(bse)形成的图像。

本发明利用被检测产品的接触孔和多晶硅图形的套刻偏差和电子束检测设备扫描形成的接触孔的图像亮度具有相关性的特点，基于电子束检测设备扫描实现对接触孔和多晶硅图形的套刻偏差的检测，能在线快速且全面检测出接触孔和多晶硅图形的套刻偏差。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例接触孔和多晶硅图形的套刻偏差的检测方法的流程图；

图2是本发明实施例方法中步骤中形成的拟合曲线；

图3是本发明实施例方法中被检测产品为sram产品时6t型存储单元的版图；

图4是本发明实施例方法中对和图3对应的sram产品在步骤二中形成的第二扫描图片的部分区域图；

图5是本发明实施例方法的步骤三中由接触孔的图像亮度结合拟合曲线得到套刻偏差的示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明实施例接触孔和多晶硅图形的套刻偏差的检测方法的流程图；本发明实施例接触孔和多晶硅图形的套刻偏差的检测方法包括如下步骤：

步骤一、利用被检测产品的接触孔和多晶硅图形的套刻偏差和电子束检测设备扫描形成的所述接触孔的图像亮度具有相关性的特点，预先形成所述被检测产品对应的所述接触孔和所述多晶硅图形的套刻偏差和对应的所述接触孔的图像亮度的拟合曲线101。

本发明实施例方法中，所述电子束检测设备扫描形成的所述接触孔的图像亮度采用灰度值表示。

所述电子束检测设备扫描形成图像为通过收集电子束的二次电子和背散射电子形成的图像。

本发明实施例方法中，形成所述拟合曲线101的分步骤包括：

步骤11、通过在测试片上形成和所述被检测产品相同的所述接触孔和所述多晶硅图形，而且在所述测试片上对所述接触孔和所述多晶硅图形之间的间距进行拉偏从而形成一系列大小不同的所述接触孔和所述多晶硅图形的套刻偏差。

所述测试片通常采用测试晶圆。较佳为，所述测试片上，按照所述套刻偏差的大小按照一个反向逐渐增加或者逐渐减少以及各所述接触孔按照所述套刻偏差渐变的方向排列，使得在所述套刻偏差渐变的方向上，所述接触孔的位置和所述套刻偏差的大小一一对应。

步骤12、采用所述电子束检测设备扫描所述测试片形成的第一扫描图片。

步骤13、在所述第一扫描图片上确定各所述接触孔的图像亮度。

各所述接触孔的图像亮度在所述第一扫描图片中的位置和对应的所述接触孔在所述测试片上的位置相对应，通过所述接触孔的图像亮度在所述第一扫描图片中的位置确定所述接触孔的图像亮度所对应的所述套刻偏差大小。

步骤14、将各所述接触孔的图像亮度和对应的所述套刻偏差进行拟合形成所述拟合曲线101。

如图2所示，是本发明实施例方法中步骤中形成的拟合曲线101；所述拟合曲线101的横坐标为套刻偏差，纵坐标为各所述接触孔的图像亮度对应的灰度值。

本发明实施例中，所述被检测产品包括多个。

各所述被检测产品的类型都相同，各所述被检测产品共用相同的所述拟合曲线101，所述拟合曲线101仅需要在对第一个所述被检测产品进行检测之前形成即可。步骤11中，每一个所述测试片上仅形成有和一种类型的所述被检测产品相同的所述接触孔和所述多晶硅图形；各种类型的所述被检测产品对应的所述拟合曲线101分别在不同的所述测试片上得到。

在其他实施例中也能为：各所述被检测产品的类型包括多种，在各种类型的第一个所述被检测产品进行检测之前进行步骤一并形成和所述被检测产品的类型相对应的所述拟合曲线101；后续步骤三中各种类型的所述被检测产品采用和所述被检测产品的类型相对应的所述拟合曲线101。步骤11中，每一个所述测试片上仅形成有和一种类型的所述被检测产品相同的所述接触孔和所述多晶硅图形；各种类型的所述被检测产品对应的所述拟合曲线101分别在不同的所述测试片上得到。或者，步骤11中，每一个所述测试片上仅形成有和两种以上类型的所述被检测产品相同的所述接触孔和所述多晶硅图形，和不同类型的所述被检测产品相同的所述接触孔和所述多晶硅图形形成在所述测试片的不同区域上；在同一所述测试片上形成两种以上类型的所述被检测产品对应的所述拟合曲线101。

步骤二、提供所述被检测产品，所述被检测产品上形成有所述多晶硅图形和所述接触孔；采用所述电子束检测设备对所述被检测产品进行扫描并得到所述被检测产品上和所述多晶硅图形相套刻的所述接触孔的图像亮度。

本发明实施例方法中，所述被检测产品形成于产品晶圆上，所述电子束检测设备对所述被检测产品的产品晶圆进行全片扫描形成第二扫描图片。

之后，在所述第二扫描图片中选取对应的所述接触孔的图像亮度。

所述被检测产品包括sram产品。在其他实施例中也能为：所述被检测产品包括逻辑产品。下面以sram产品为例对本发明实施例方法做进一步说明：

如图3所示，是本发明实施例方法中被检测产品为sram产品时6t型存储单元的版图；所述sram产品的存储单元包括6t型存储单元，所述6t型存储单元包括：第一选择管npg1、第二选择管npg2、第一上拉管ppu1、第二上拉管ppu2、第一下拉管npd1和第二下拉管npd2。

在所述6t型存储单元的版图结构上，所述第一下拉管npd1和所述第一上拉管ppu1的多晶硅栅2连接在一起，所述第二下拉管npd2和所述第二上拉管ppu2的多晶硅栅2连接在一起。

所述第一选择管npg1和所述第一下拉管npd1共用第一有源区1a，所述第一上拉管ppu1位于第二有源区1b中，所述第二上拉管ppu2位于第三有源区1c中，所述第二下拉管npd2和所述第二选择管npg2共用第四有源区1d。

所述第一选择管npg1的漏区和所述第一下拉管npd1的漏区共用且在所述第一下拉管npd1的漏区顶部形成有第一接触孔31；所述第一接触孔31位于所述第一下拉管npd1的多晶硅栅2和所述第一选择管npg1的多晶硅栅2之间。

所述第二选择管npg2的漏区和所述第二下拉管npd2的漏区共用且在所述第二下拉管npd2的漏区顶部形成有第二接触孔；所述第二接触孔位于所述第二下拉管npd2的多晶硅栅2和所述第二选择管npg2的多晶硅栅2之间。

所述6t型存储单元的版图呈中心对称结构，所述第一下拉管npd1和所述第二下拉管npd2对称，所述第一上拉管ppu1和所述第二上拉管ppu2对称，所述第一选择管npg1和所述第二选择管npg2对称，所述第一接触孔31和所述第二接触孔对称。图3中，还显示了接触孔32、33、34、35和36，相对称的其他几个接触孔未单独标出。其中接触孔32位于所述第一选择管npg1的漏区顶部并会连接位线(bl)，接触孔33位于所述第一下拉管npd1的漏区顶部并会接地(vss)，接触孔34位于所述第一选择管npg1的多晶硅栅2顶部并会接字线(wl)，接触孔35位于所述第一上拉管ppu1的源区顶部并会接电源电压(vdd)，接触孔36则会同时连接所述第一上拉管ppu1的源区和所述第二下拉管npd2和所述第二上拉管ppu2共用多晶硅栅2。

图3中，所述被检测产品的接触孔为所述第一接触孔31或所述第二接触孔；所述被检测产品的所述多晶硅图形为所述第一下拉管npd1的多晶硅栅2和所述第一选择管npg1的多晶硅栅2或者为所述第二下拉管npd2的多晶硅栅2和所述第二选择管npg2的多晶硅栅2。

所述sram产品的技术节点缩小时，所述6t型存储单元的版图结构的尺寸等比例缩小，对应的所述第一接触孔31和所述第二接触孔的尺寸也等比例缩小。不同技术节点的所述sram产品的接触孔的尺寸不同，故是不同类型的产品故都需要单独形成所述拟合曲线101。所述sram产品的技术节点为55nm以下。

如图4所示，是本发明实施例方法中对和图3对应的sram产品在步骤二中形成的第二扫描图片的部分区域图301；所述第二扫描图片形成图3中各所述接触孔的图像，由于所述6t型存储单元的版图结构是对称的，多个所述6t型存储单元的版图结构会在所述产品晶圆上周期排列，图4中的字线wl处对应的图像为图3中虚线框201a或201b中对应的接触孔包括接触孔34对应的图像。

图4中的两个pmos处对应的图像为图3中虚线框203a或203b中对应的接触孔包括接触孔35和36对应的图像；图4中的vshare对应的图像为接触孔36或者接触孔36的对称接触孔对应的图像，vdd对应的图像为接触孔35或者接触孔35的对称接触孔对应的图像。

图4中的1个nmos处对应的图像为图3中虚线框202a或202b中对应的接触孔包括接触孔31、32和33对应的图像。图4中的vss对应的图像为接触孔33或者接触孔33的对称接触孔对应的图像，bl对应的图像为接触孔32或者接触孔32的对称接触孔对应的图像；vnn对应的图像为第一接触孔31或者对称的第二接触孔对应的图像。可以看出，vnn对应的两个图像亮度并不一样，故二者中套刻偏差不一样，可见，通过图像亮度和容易将套刻偏差较大的接触孔挑选出来。当vnn对应接触孔即所述第一接触孔31或所述第二接触孔距离对应的多晶硅图形即所述多晶硅栅2较近时，所述电子束检测设备扫描时会有电子从所述多晶硅栅2流入到vnn对应的接触孔中进而会使vnn对应的接触孔的图像亮度变亮，故vnn对应的接触孔的图像亮度和vnn对应的接触孔和对应的多晶硅图形的间距具有相关性。

步骤三、结合所述拟合曲线101将所述被检测产品对应的所述接触孔的图像亮度转换为所述被检测产品的所述接触孔和所述多晶硅图形的套刻偏差。

如图5所示，是本发明实施例方法的步骤三中由接触孔的图像亮度结合拟合曲线得到套刻偏差的示意图；图5中，显示了三幅和图4中的图片301相对应的所述第二扫描图片中的3个不同区域的图片，分别用标记301a、301b和301c标出，可以看出，图片301a、301b和301c中得到的所述接触孔的图像亮度的灰度值分别为：-35、-37和-39，在所述拟合曲线坐标图中很容易得到对应的所述套刻偏差。

本发明实施例利用被检测产品的接触孔和多晶硅图形的套刻偏差和电子束检测设备扫描形成的接触孔的图像亮度具有相关性的特点，基于电子束检测设备扫描实现对接触孔和多晶硅图形的套刻偏差的检测，能在线快速且全面检测出接触孔和多晶硅图形的套刻偏差。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。