專利名稱：接觸孔偏移檢測方法以及檢測結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種接觸孔偏移檢測方法以及檢測結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工藝中，晶圓形成半導(dǎo)體器件后，制作接觸孔，是進(jìn)行金屬互連的重要步驟。需要對應(yīng)有源區(qū)的位置，形成相應(yīng)的掩模版用于接觸孔的刻蝕。其中，接觸孔是否對準(zhǔn)有源區(qū)將直接影響接觸孔的質(zhì)量，假如形成的接觸孔不能準(zhǔn)確地對準(zhǔn)底部有源區(qū)，將導(dǎo)致該接觸孔失效。由于光刻工藝的精度限制等多方面原因，在進(jìn)行接觸孔的形成工藝時， 會發(fā)生局部接觸孔的偏移現(xiàn)象，即部分區(qū)域的接觸孔的形成位置發(fā)生改變，不能正常對準(zhǔn)底部的有源區(qū)，進(jìn)而導(dǎo)致接觸孔的失效，因此在進(jìn)行正式的生產(chǎn)前，需要對接觸孔的偏移進(jìn)行檢測，以檢測機(jī)臺進(jìn)行接觸孔制作工藝時的局部偏移情況?，F(xiàn)有對接觸孔偏移進(jìn)行檢測，主要通過直接測量接觸孔圖形相對底部器件圖形的偏移并結(jié)合接觸孔的失效情況進(jìn)行分析。而現(xiàn)有對接觸孔失效(開路/短路)的方法主要采用電子束色差區(qū)分法，即利用電壓襯度像(VoltageContrast，VC)技術(shù)，使用電子束在形成有接觸孔的晶圓表面進(jìn)行掃描，檢測接觸孔以及其他區(qū)域的電子束亮度差，判斷接觸孔是否失效。專利號為US5970167的美國專利，詳細(xì)闡述了如何應(yīng)用上述電子束色差區(qū)分法進(jìn)行接觸孔的檢測。具體方法包括如圖1所示，提供一個已形成半導(dǎo)體器件的晶圓1，然后在所述晶圓1上進(jìn)行接觸孔制造工藝。所述晶圓1形成有CMOS器件圖形，包括NMOS晶體管11以及PMOS晶體管12。 所述NMOS晶體管11與PMOS晶體管區(qū)域12之間通過淺溝槽相隔離，在上述各有源區(qū)上形成接觸孔。所述接觸孔包括如下情況需要對準(zhǔn)N型摻雜的有源區(qū)(例如NMOS晶體管的源/ 漏極)的接觸孔13a，需要對準(zhǔn)P型摻雜的有源區(qū)(例如PMOS晶體管的源/漏極)的接觸孔13b，需要對準(zhǔn)多晶硅柵極的接觸孔13c。圖2展示了現(xiàn)有的失效評估方法中，在一個形成有接觸孔的晶圓表面進(jìn)行電子束掃描后形成的色差圖。結(jié)合圖1以及圖2所示，對于CMOS器件而言，有源區(qū)與其底部阱區(qū)的摻雜類型相反，NMOS晶體管的源/漏極形成于P阱中，而PMOS晶體管的源/漏極形成于N阱中。在接觸孔與有源區(qū)正常對準(zhǔn)的情況下，當(dāng)電子束未掃描至接觸孔時(掃描在介質(zhì)層或隔離層等絕緣區(qū)域)，電荷沒有可以釋放的導(dǎo)電通路，則掃描亮度為完全的暗色(黑色區(qū)域)；當(dāng)電子束掃描至接觸孔13a時，由于N型摻雜的有源區(qū)位于P阱中，相當(dāng)于構(gòu)成一個反向偏置的二極管，導(dǎo)電能力較弱，則掃描亮度為相對的暗色(灰色光斑)，亮度大于周圍的絕緣區(qū)域；當(dāng)電子束掃描至接觸孔13b時，由于P型摻雜的有源區(qū)位于N阱中，相當(dāng)于構(gòu)成一個正向偏置的二極管，導(dǎo)電能力較強(qiáng)，則掃描亮度為高亮(白色光斑)；當(dāng)電子束掃描至柵極13c時，由于柵極底部形成有絕緣介質(zhì)層，不具備導(dǎo)電能力，因此掃描亮度與絕緣區(qū)域相同，呈現(xiàn)為黑色區(qū)域。根據(jù)上述原理，需比較每個接觸孔位置的掃描亮度與同區(qū)域其他接觸孔的掃描亮度，而判斷該接觸孔是否對準(zhǔn)。例如本應(yīng)當(dāng)形成于PMOS晶體管源極或漏極上的接觸孔，正常情況下在色差圖上應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)白色光斑，如果未能對準(zhǔn)源極以及漏極而偏移至柵極或周圍絕緣區(qū)域上，則亮度迅速降低。現(xiàn)有技術(shù)存在如下問題依靠電壓襯像技術(shù)，只能檢測指定接觸孔是否失效，基于上述電壓襯像技術(shù)比較接觸孔圖形與底層器件圖形的偏移，只能較為粗略的分析晶圓上個別接觸孔的偏移情況，而無法精確檢測接觸孔局部區(qū)域的偏移方向以及偏移幅度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是在提供一種接觸孔偏移檢測方法，能夠檢測到接觸孔的局部偏移，并獲知偏移的方向以及幅度。本發(fā)明提供的一種接觸孔偏移檢測方法，用于檢測機(jī)臺進(jìn)行接觸孔制作工藝時的局部偏移情況，包括提供包括半導(dǎo)體襯底的晶圓，在晶圓的檢測區(qū)域內(nèi)，半導(dǎo)體襯底上至少形成兩組平行于平面坐標(biāo)軸且正交排布的檢測圖形；所述檢測圖形包括沿其排布方向間隔設(shè)置的第一圖形以及第二圖形，所述第一圖形與第二圖形的導(dǎo)電性質(zhì)具有差異，且相鄰的第一圖形之間具有第一間距；進(jìn)行接觸孔制作工藝，分別在各檢測圖形上形成沿坐標(biāo)軸方向排布的接觸孔，使得相鄰的接觸孔之間具有不同于第一間距的第二間距；采用電子束掃描晶圓的表面，并獲取晶圓表面各接觸孔位置的掃描亮度；根據(jù)各接觸孔位置的掃描亮度，判斷接觸孔的局部偏移方向以及幅度?？蛇x的，所述第一圖形包括多個形成于半導(dǎo)體襯底表面的多晶硅柵橋；所述第二圖形包括形成于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的P阱，位于所述多晶硅柵橋兩側(cè)P阱內(nèi)的多個N型有源區(qū)。作為另一個可選方案，所述第一圖形包括多個形成于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的N阱及其上方的P型有源區(qū)；所述第二圖形包括間隔于所述第一圖形之間的多個絕緣隔離區(qū)。可選的，定義檢測圖形的一端為起始端，所述各接觸孔與其同側(cè)相鄰的第一圖形之間的間距，自起始端起沿檢測圖形的排布方向等差減小。則所述判斷接觸孔的局部偏移方向以及幅度包括自起始端起沿所述檢測圖形的排布方向，計(jì)算本應(yīng)當(dāng)與第一圖形發(fā)生重疊的接觸孔位置，將上述位置和實(shí)際掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔位置相比較。如果本應(yīng)當(dāng)與第一圖形發(fā)生重疊的接觸孔位置和掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔位置一致，則該區(qū)域接觸孔未發(fā)生局部偏移；如果沿檢測圖形排布方向，提前出現(xiàn)掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔，則該區(qū)域的接觸孔沿檢測圖形排布相反的方向偏移；如果沿檢測圖形排布方向，滯后出現(xiàn)掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔，則該區(qū)域的接觸孔沿檢測圖形排布相反的方向偏移。如果沿檢測圖形排布方向，相較于本應(yīng)當(dāng)與第一圖形發(fā)生重疊的接觸孔，所述出現(xiàn)掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔提前或滯后的距離越大，則該區(qū)域的接觸孔偏移幅度越大?？蛇x的，半導(dǎo)體襯底上還可以形成兩對共四組檢測圖形，且每對檢測圖形的排布方向相反。基于上述檢測方法，本發(fā)明還提供了一種檢測結(jié)構(gòu)，包括
形成于半導(dǎo)體襯底上的至少兩組平行于平面坐標(biāo)軸且正交排布的檢測圖形；所述檢測圖形包括沿其排布方向間隔設(shè)置的第一圖形以及第二圖形，所述第一圖形與第二圖形的導(dǎo)電性質(zhì)具有差異，且相鄰的第一圖形之間具有第一間距；位于檢測圖形上沿坐標(biāo)軸方向排布的接觸孔，所述相鄰的接觸孔之間具有不同于第一間距的第二間距?？蛇x的，所述檢測結(jié)構(gòu)包括兩對共四組檢測圖形，且每對檢測圖形的排布方向相反。本發(fā)明所述接觸孔偏移檢測方法，通過在半導(dǎo)體晶圓上形成有特定檢測圖形，并在檢測圖形上進(jìn)行接觸孔形成工藝，結(jié)合電子束掃描形成的晶圓表面色差圖，能夠精確檢測接觸孔的偏移方向以及幅度，用于檢測機(jī)臺進(jìn)行接觸孔制作工藝時的局部偏移情況。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。附圖中與現(xiàn)有技術(shù)相同的部件使用了相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按比例繪制，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中為清楚起見，放大了層和區(qū)域的尺寸。圖1是晶圓上形成半導(dǎo)體器件以及接觸孔的剖面示意圖；圖2是現(xiàn)有的接觸孔失效評估方法獲取的晶圓表面電子束掃描色差圖；圖3是本發(fā)明接觸孔偏移檢測方法的步驟流程圖；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例檢測圖形的俯視示意圖；圖5是沿圖4所示檢測圖形A-A’剖線的剖面示意圖；圖6是應(yīng)用圖4所示檢測圖形制作接觸孔進(jìn)行偏移檢測的示意圖；圖7是沿圖6中A-A’剖線的剖面示意圖；圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例檢測圖形的俯視示意圖；圖9是沿圖8所示檢測圖形B-B’剖線的剖面示意圖；圖10是應(yīng)用圖8所示檢測圖形制作接觸孔進(jìn)行偏移檢測的示意圖；圖11是沿圖10中B-B，剖線的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有的接觸孔檢測方法中，采用電壓襯度像PVC技術(shù)形成晶圓表面色差圖時，僅僅能夠判斷指定接觸孔是否失效，而不能檢測接觸孔局部偏移的方向以及幅度；此外還存在因?yàn)闊o法區(qū)分接觸孔位置的亮度變化，而無法判斷是否存在接觸孔偏移的情況。本發(fā)明則通過在半導(dǎo)體晶圓上形成特定的檢測圖形，所述檢測圖形沿平面坐標(biāo)軸排布，并在檢測圖形上進(jìn)行接觸孔形成工藝，構(gòu)成參照標(biāo)尺的效果，同時結(jié)合電子束掃描形成的晶圓表面色差圖，檢測接觸孔的偏移方向以及幅度。下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。本發(fā)明所述接觸孔偏移檢測方法的流程圖如圖3所示，基本步驟包括S101、提供包括半導(dǎo)體襯底的晶圓，在所述半導(dǎo)體襯底上至少形成兩組平行于平面坐標(biāo)軸且正交排布的檢測圖形；所述檢測圖形包括其排布方向間隔設(shè)置的第一圖形以及第二圖形，所述第一圖形與第二圖形的導(dǎo)電性質(zhì)具有差異，且相鄰的第一圖形之間具有第
6一間距；其中，沿晶圓表面設(shè)立平面直角坐標(biāo)系，然后在半導(dǎo)體襯底上形成至少兩組平行于坐標(biāo)軸且正交排布的檢測圖形。作為另一個可選方案，還可以形成兩對共四組檢測圖形， 且每對檢測圖形的排布方向相反，即沿每個坐標(biāo)軸的正方向以及負(fù)方向分別設(shè)置檢測圖形，而形成四向檢測圖形的結(jié)構(gòu)。所述第一圖形以及第二圖形的導(dǎo)電性質(zhì)是指當(dāng)向第一圖形或第二圖形注入電荷時，該區(qū)域?qū)щ娔芰Φ膹?qiáng)弱。所述相鄰的第一圖形之間具有第一間距是指沿坐標(biāo)軸方向，相鄰第一圖形之間是等距的，且距離為第一間距。需要另行指出的是，通常為了在產(chǎn)品晶圓上全面地檢測各區(qū)域的接觸孔局部漂移情況，所述檢測圖形可以成組地設(shè)置于需要進(jìn)行接觸孔局部偏移檢測的區(qū)域內(nèi)，且每個檢測區(qū)域內(nèi)可以分別設(shè)置不同的平面直角坐標(biāo)系。本發(fā)明僅以單個檢測區(qū)域內(nèi)的檢測圖形作為示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易根據(jù)本發(fā)明揭示內(nèi)容，進(jìn)行推廣應(yīng)用。S102、進(jìn)行接觸孔制作工藝，分別在各檢測圖形上形成沿坐標(biāo)軸方向排布的接觸孔，使得相鄰的接觸孔之間具有與第一間距不同的第二間距；其中，所述接觸孔在檢測圖形上沿坐標(biāo)軸方向排布，即與檢測圖形中第一圖形以及第二圖形的間隔排布方向相同，相鄰的接觸孔之間也是等距的，且距離為第二間距。但所述第二間距與第一間距應(yīng)當(dāng)不相同，否則接觸孔與第一圖形的間距會是定值，而沿坐標(biāo)軸方向不會發(fā)生變化；根據(jù)幾何學(xué)原理，當(dāng)?shù)诙g距與第一間距存在差別時，所述接觸孔與同側(cè)相鄰的第一圖形的間距沿坐標(biāo)軸方向必然是等差變化的。而調(diào)節(jié)第一間距與第二間距的大小，并定義檢測圖形的起始端，即定義接觸孔以及第一圖形的初始位置，可以調(diào)整上述等差變化的變化幅度以及變化趨勢。需要另行指出的是，上述接觸孔是理想狀態(tài)下的排布，而在實(shí)際生產(chǎn)操作中，由于光刻精度限制或其他因素的影響，接觸孔會發(fā)生局部偏移，使得實(shí)際形成的接觸孔位置并非按照上述理想位置排布。本發(fā)明即為了檢測并檢測機(jī)臺進(jìn)行接觸孔制作工藝時的局部偏移情況。S103、采用電子束掃描晶圓的表面，并獲取晶圓表面各接觸孔位置的掃描亮度；其中，采用電壓襯度像PVC技術(shù)，對晶圓表面進(jìn)行電子束掃描，其中根據(jù)接觸孔底部區(qū)域?qū)щ娦再|(zhì)的不同，所述接觸孔在掃描色差圖上也呈現(xiàn)出不同的亮度。S104、根據(jù)各接觸孔位置的掃描亮度，判斷接觸孔的局部偏移方向以及幅度。由于檢測圖形中，第一圖形以及第二圖形具有不同的導(dǎo)電性質(zhì)，因此位于其表面的接觸孔，也應(yīng)當(dāng)具有不同的掃描亮度，如果接觸孔位置與第一圖形不重疊，而位于第二圖形上時，接觸孔的掃描亮度不會發(fā)生變化。但由于前述工藝制作接觸孔時，接觸孔與第一圖形的間距沿坐標(biāo)軸方向等差變化，因此接觸孔總會與第一圖形相重疊(包括部分重疊)，且這些發(fā)生重疊的接觸孔位置應(yīng)當(dāng)是可以根據(jù)第一間距、第二間距以及接觸孔與第一圖形的初始位置而計(jì)算推得的；即在晶圓表面的掃描色差圖中應(yīng)當(dāng)在特定位置處出現(xiàn)掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔，起到標(biāo)尺的作用。如果所述掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔出現(xiàn)的實(shí)際位置與上述推定位置不一致，則可以判斷該區(qū)域的接觸孔發(fā)生了偏移，而偏移的方向和幅度，則可以根據(jù)上述位置差異容易推得。需要指出的是，由于在晶圓上單個檢測區(qū)域內(nèi)，至少形成有兩組沿坐標(biāo)軸方向且正交排布的檢測圖形，因此所述接觸孔在晶圓表面上的偏移可以分成兩個互相垂直的分
7量，根據(jù)在每組檢測圖形得到的偏移方向以及幅度，可以通過計(jì)算得出該區(qū)域內(nèi)接觸孔局部偏移的實(shí)際方向以及幅度。下面結(jié)合說明書附圖，提供兩個具體實(shí)施例。第一實(shí)施例圖4是本發(fā)明方法在晶圓上形成的檢測圖形的俯視示意圖，而圖5是沿圖4所示檢測圖形A-A’剖線的剖面示意圖。具體的，圖4僅提供了晶圓表面單個檢測區(qū)域內(nèi)一組檢測圖形示意圖，包括兩組正交排布的檢測圖形，分別平行于沿晶圓表面建立的平面直角坐標(biāo)系的X軸以及y軸。需要指出的是，所述檢測圖形平行坐標(biāo)軸即可，并定義其中任意一端作為起始端，該檢測圖形自起始端起向其另一端排布，而不需要獲知檢測圖形在坐標(biāo)系中的具體坐標(biāo)位置。為簡化檢測流程，上述檢測圖形除排布方向不同外，結(jié)構(gòu)尺寸完全相同。另外，圖4中所示的檢測圖形僅作為示意，并非限定第一圖形以及第二圖形的器件形狀。結(jié)合圖4以及圖5所示，所述檢測圖形10包括沿其排布方向間隔設(shè)置的第一圖形以及第二圖形，其中第一圖形包括形成于半導(dǎo)體襯底100表面的多晶硅柵橋101，所述相鄰的多晶硅柵橋101等距，且距離為D ；所述第二圖形包括形成于半導(dǎo)體襯底100內(nèi)的P阱 200，位于所述多晶硅柵橋101兩側(cè)P阱200內(nèi)的N型有源區(qū)201。由于所述檢測圖形10形成于普通產(chǎn)品晶圓上，通常為了與CMOS工藝兼容便于制造，上述結(jié)構(gòu)可以采用與NMOS晶體管相似的制造工藝形成，并將所述P阱200延伸連接。基本的形成工藝包括首先在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)進(jìn)行離子摻雜形成P阱200 ；在所述P阱200 的表面沉積多晶硅層，并刻蝕形成等距排布的多晶硅柵橋101，然后形成多晶硅柵橋101的側(cè)壁(圖中衛(wèi)示出)；最后在多晶硅柵橋101兩側(cè)也即相鄰多晶硅柵橋101之間的P阱200 內(nèi)進(jìn)行重?fù)诫s形成N+型有源區(qū)201 (相當(dāng)于NMOS晶體管的源/漏極)，最終獲得圖4以及圖5所示檢測圖形。圖6是應(yīng)用圖4所示檢測圖形制作接觸孔進(jìn)行偏移檢測的示意圖，圖7是沿圖6 中沿A1-A/剖線的剖面示意圖。結(jié)合圖6以及圖7所示，在檢測圖形10的表面形成層間介質(zhì)層300，并在所述層間介質(zhì)層300內(nèi)形成填充有互連金屬的接觸孔301。假設(shè)所述接觸孔301，自檢測圖形10的初始位置端起，沿χ軸正方向向檢測圖形10的另一端等距排布，相鄰的接觸孔301的間距為d。然后采用電子束掃描晶圓的表面，并獲取晶圓表面各接觸孔位置的掃描亮度，形成晶圓表面的色差圖。在第二圖形中，N型有源區(qū)201與其底部的P阱200構(gòu)成反向偏置的PN結(jié)二極管， 因此釋放電荷的能力較弱，故形成于第二圖形上(也即位于P型有源區(qū)201上)的接觸孔 301，在色差圖上呈相對較暗的灰色光斑；在第一圖形中，所述多晶硅柵橋101由于基于底部的柵絕緣層，無電荷釋放能力，故形成于第一圖形上(也即位于多晶硅柵橋101上)的接觸孔301，在色差圖上呈現(xiàn)為黑色區(qū)域。以圖6中沿χ軸的正方向排布的檢測圖形10及位于其上的接觸孔301為例，假設(shè)接觸孔301的初始位置位于兩個多晶硅柵橋101的中線處，且所述相鄰的接觸孔301的間距d小于相鄰的多晶硅柵橋101的間距D，但大于D/2。則第一個接觸孔301a與相鄰的第一個多晶硅柵橋IOla的間距為D/2，由于第二個接觸孔301b與第一接觸孔301a的間距為d，第二個多晶硅柵橋IOlb與第一個多晶硅柵橋IOla的間距為D，根據(jù)上述幾何關(guān)系可以推得，所述第二個接觸孔301b與第二個多晶硅柵橋IOlb的間距為(d-D/2)；進(jìn)一步的，經(jīng)過計(jì)算，所述第三個接觸孔301c與第三個多晶硅柵橋IOlc的間距為Qd-3D/2)...可見所述接觸孔301與相鄰的多晶硅柵橋101的間距沿χ軸方向等差減小，公差為(D-d)。隨著接觸孔301與相鄰的多晶硅柵橋101的間距逐漸減小，所述接觸孔301總會靠近多晶硅柵橋 101并開始重疊。在正常情況下，假設(shè)所有接觸孔301都對準(zhǔn)而無偏移，則根據(jù)上述等差變化關(guān)系， 從第一個接觸孔301a所在初始位置起沿χ軸正方向，推得第η個接觸孔301η與相鄰的多晶硅柵橋IOln發(fā)生重疊(接觸孔301η部分落至多晶硅柵橋IOln上)，也即在色差圖上第 η個接觸孔301η處，亮度會迅速降低，且其后的接觸孔與多晶硅柵橋101重疊的部分越來越多，可能呈現(xiàn)為黑色區(qū)域。在日常生產(chǎn)中，如果檢測區(qū)域中的接觸孔發(fā)生了偏移，則所述發(fā)生亮度變化的接觸孔301將根據(jù)具體的偏移方向，提前出現(xiàn)或滯后出現(xiàn)。以圖6所示情況為例，所述第η-1 個接觸孔301η-1靠近了多晶硅柵橋101，其掃描亮度提前發(fā)生了變化，則可以推定，該區(qū)域的接觸孔沿χ軸的負(fù)方向發(fā)生了偏移，且偏移的幅度為-(n-1-n)*間距公差。本實(shí)施例中， 所述接觸孔301與多晶硅柵橋101的間距公差為(D-d)，故在圖6所示情況中，接觸孔的偏移幅度即(D-d)。根據(jù)上述公式可知掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔301越提前出現(xiàn)，所述偏移的幅度越大。相反的，如果掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔301是滯后出現(xiàn)的，例如直到第n+x 個接觸孔301n+x，其掃描亮度才發(fā)生變化，則可以推定，該區(qū)域的接觸孔沿χ軸正方向發(fā)生了偏移，且偏移幅度為(n+x-n) * (D-d)。故根據(jù)上述關(guān)系，可以容易獲知接觸孔301沿χ軸的偏移方向以及幅度。同理對于沿y軸方向設(shè)置的另一組檢測圖形，采用相同的檢測推定方式，最終將該區(qū)域接觸孔301沿χ軸以及y軸方向的偏移情況進(jìn)行匯總，根據(jù)直角坐標(biāo)系的幾何關(guān)系， 可以計(jì)算出該區(qū)域接觸孔301的實(shí)際偏移方向以及偏移幅度。綜合晶圓上各檢測區(qū)域的接觸孔偏移情況，最終可以獲得整個晶圓的接觸孔偏移信息，可以評估機(jī)臺進(jìn)行接觸孔制作工藝時的對準(zhǔn)能力。第二實(shí)施例圖8是本發(fā)明方法第二實(shí)施例在晶圓上形成的檢測圖形的俯視示意圖，而圖9是沿圖8所示檢測圖形B-B’剖線的剖面示意圖。與前述實(shí)施例相同，本實(shí)施例也僅提供了晶圓表面單個檢測區(qū)域內(nèi)一組檢測圖形的示意圖，但本實(shí)施例中包括兩對共四組檢測圖形， 且每對檢測圖形的排布方向相反。在上述四組檢測圖形中，定義任意一端作為該檢測圖形的起始端，使得沿所述起始端指向另一端的方向，可以分別對應(yīng)晶圓表面平面直角坐標(biāo)系的χ軸的正方向、χ軸的負(fù)方向以及y軸的正方向、y軸的負(fù)方向。同樣上述各檢測圖形除排布方向不同，結(jié)構(gòu)尺寸完全相同。結(jié)合圖8以及圖9所示，所述檢測圖形20也包括間隔設(shè)置的第一圖形以及第二圖形，其中第二圖形包括多個形成于半導(dǎo)體襯底100內(nèi)的N阱400及其上方的P型有源區(qū) 401，所述第一圖形包括多個間隔于相鄰第二圖形之間的絕緣介質(zhì)層501。為了在制造時與CMOS工藝兼容，上述結(jié)構(gòu)可以采用如下形成工藝，具體包括首先在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)定義第一圖形以及第二圖形區(qū)域，在所述第一圖形區(qū)域內(nèi)刻蝕形成溝槽，然后使用氧化硅或氮化硅等絕緣介質(zhì)填充所述溝槽，并進(jìn)行表面平整化，在所述溝槽內(nèi)形成絕緣介質(zhì)層501 ；在相鄰的絕緣介質(zhì)501之間的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)進(jìn)行離子摻雜，形成N阱400 ；在所述N阱400的表面區(qū)域內(nèi)進(jìn)行重?fù)诫s，形成P+型有源區(qū)401.，最終獲得圖 8以及圖9所示的檢測圖形。圖10是應(yīng)用圖8所示檢測圖形制作接觸孔進(jìn)行偏移檢測的示意圖，圖11是圖10 中沿B1-B/剖線的剖面示意圖。結(jié)合圖10以及圖11所示，在檢測圖形20的表面形成層間介質(zhì)層600，并在所述層間介質(zhì)層600內(nèi)形成填充有互連金屬的接觸孔601，所述接觸孔601沿坐標(biāo)軸方向等距排布。然后采用電子束掃描晶圓的表面，并獲取晶圓表面各接觸孔位置的掃描亮度，形成晶圓表面的色差圖。在第一圖形中，所述絕緣介質(zhì)層501基本沒有電荷釋放能力，故形成于第一圖形上(也即位于絕緣介質(zhì)層501上)的接觸孔601，在色差圖上呈黑色區(qū)域；在第二圖形中， 所述P型有源區(qū)401與其底部的N阱400構(gòu)成正向偏置的PN結(jié)二極管，因此具有較強(qiáng)的電荷釋放能力，故形成于第二圖形上(也即位于P型有源區(qū)401上)的接觸孔601，在色差圖上呈較亮的白色光斑。與第一實(shí)施例相同，對于每組檢測圖形，在色差圖上將實(shí)際的掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔601位置，也即本實(shí)施例中白色光斑亮度開始降低的位置與正常情況下掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔位置相比較判斷沿該檢測圖形所對應(yīng)的坐標(biāo)軸方向，接觸孔601的偏移方向以及偏移幅度。由于本實(shí)施例中，至少包括四條檢測圖形，分別對應(yīng)各坐標(biāo)軸的正方向以及負(fù)方向。因此在對應(yīng)同條坐標(biāo)軸但不同方向的兩條檢測圖形上所檢測得的接觸孔偏移情況601， 可以用于比對并校正誤差，以獲取更精確的偏移幅度。然后將該區(qū)域接觸孔601沿χ軸以及y軸方向的偏移情況進(jìn)行匯總，計(jì)算出該檢測區(qū)域接觸孔601的實(shí)際偏移方向以及偏移幅度。綜合晶圓上各檢測區(qū)域的接觸孔偏移情況，最終可以獲得整個晶圓的接觸孔偏移信息，可以評估機(jī)臺進(jìn)行接觸孔制作工藝的對準(zhǔn)能力。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種接觸孔偏移檢測方法，用于檢測機(jī)臺進(jìn)行接觸孔制作工藝時的局部偏移情況， 其特征在于，包括提供包括半導(dǎo)體襯底的晶圓，在晶圓的檢測區(qū)域內(nèi)，半導(dǎo)體襯底上至少形成兩組平行于平面坐標(biāo)軸且正交排布的檢測圖形；所述檢測圖形包括沿其排布方向間隔設(shè)置的第一圖形以及第二圖形，所述第一圖形與第二圖形的導(dǎo)電性質(zhì)具有差異，且相鄰的第一圖形之間具有第一間距；進(jìn)行接觸孔制作工藝，分別在各檢測圖形上形成沿坐標(biāo)軸方向排布的接觸孔，使得相鄰的接觸孔之間具有不同于第一間距的第二間距；采用電子束掃描晶圓的表面，并獲取晶圓表面各接觸孔位置的掃描亮度；根據(jù)各接觸孔位置的掃描亮度，判斷接觸孔的局部偏移方向以及幅度。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述第一圖形包括多個形成于半導(dǎo)體襯底表面的多晶硅柵橋；所述第二圖形包括形成于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的P阱，位于所述多晶硅柵橋兩側(cè)P阱內(nèi)的多個N型有源區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述第一圖形包括多個形成于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的N阱及其上方的P型有源區(qū)；所述第二圖形包括間隔于所述第一圖形之間的多個絕緣隔離區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，定義檢測圖形的一端為起始端，所述各接觸孔與其同側(cè)相鄰的第一圖形之間的間距，自起始端起沿檢測圖形的排布方向等差減
5.如權(quán)利要求4所述的檢測方法，其特征在于，所述判斷接觸孔的局部偏移方向以及幅度包括自起始端起沿所述檢測圖形的排布方向，計(jì)算本應(yīng)當(dāng)與第一圖形發(fā)生重疊的接觸孔位置，將上述位置和實(shí)際掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔位置相比較。
6.如權(quán)利要求5所述的檢測方法，其特征在于，如果本應(yīng)當(dāng)與第一圖形發(fā)生重疊的接觸孔位置和掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔位置一致，則該區(qū)域接觸孔未發(fā)生局部偏移；如果沿檢測圖形排布方向，提前出現(xiàn)掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔，則該區(qū)域的接觸孔沿檢測圖形排布相反的方向偏移；如果沿檢測圖形排布方向，滯后出現(xiàn)掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔， 則該區(qū)域的接觸孔沿檢測圖形排布相反的方向偏移。
7.如權(quán)利要求6所述的檢測方法，其特征在于，如果沿檢測圖形排布方向，相較于本應(yīng)當(dāng)與第一圖形發(fā)生重疊的接觸孔，所述出現(xiàn)掃描亮度發(fā)生變化的接觸孔提前或滯后的距離越大，則該區(qū)域的接觸孔偏移幅度越大。
8.如權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，在所述晶圓的檢測區(qū)域內(nèi)，半導(dǎo)體襯底上形成兩對共四組檢測圖形，且每對檢測圖形的排布方向相反。
9.一種用于檢測接觸孔偏移的檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括形成于半導(dǎo)體襯底上的至少兩組平行于平面坐標(biāo)軸且正交排布的檢測圖形；所述檢測圖形包括沿其排布方向間隔設(shè)置的第一圖形以及第二圖形，所述第一圖形與第二圖形的導(dǎo)電性質(zhì)具有差異，且相鄰的第一圖形之間具有第一間距；位于檢測圖形上沿檢測圖形排布方向分布的接觸孔，所述相鄰的接觸孔之間具有不同于第一間距的第二間距。
10.如權(quán)利要求9所述的檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述檢測結(jié)構(gòu)包括兩對共四組檢測圖形，且每對檢測圖形的排布方向相反。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種接觸孔偏移檢測方法以及檢測結(jié)構(gòu)，所述方法包括提供晶圓，在檢測區(qū)域內(nèi)半導(dǎo)體襯底上至少形成兩組平行于平面坐標(biāo)軸且正交排布的檢測圖形；所述檢測圖形包括沿其排布方向間隔設(shè)置的第一圖形以及第二圖形，所述第一圖形與第二圖形的導(dǎo)電性質(zhì)具有差異，且相鄰的第一圖形之間具有第一間距；進(jìn)行接觸孔制作工藝，分別在各檢測圖形上形成沿坐標(biāo)軸方向排布的接觸孔，使得相鄰的接觸孔之間具有不同于第一間距的第二間距；采用電子束掃描晶圓的表面，并獲取晶圓表面各接觸孔位置的掃描亮度；根據(jù)各接觸孔位置的掃描亮度，判斷接觸孔的局部偏移方向以及幅度。本發(fā)明能夠精確檢測晶圓上接觸孔的偏移方向以及幅度。
文檔編號H01L21/66GK102376601SQ201010267390
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者吳浩 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司