用于檢測(cè)柵極的底部缺陷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體集成電路的失效分析技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于檢測(cè)柵極的底部缺陷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路的制作過(guò)程中，芯片需要經(jīng)過(guò)一系列的刻蝕和沉積等工藝環(huán)節(jié)，且每道工藝都可能引入各種各樣的缺陷。特別是在柵極的制作過(guò)程中，由于柵極的特征尺寸較小，很容易在柵極的下半部分產(chǎn)生底部缺陷(footing defect),例如在柵極的下半部分產(chǎn)生缺口或凸出部。底部缺陷會(huì)導(dǎo)致柵極與周圍器件之間產(chǎn)生漏電流，進(jìn)而導(dǎo)致影響器件的性能，甚至使得器件失效。
[0003]目前，技術(shù)人員通常采用失效分析對(duì)柵極的底部缺陷進(jìn)行檢測(cè)分析，以幫助集成電路設(shè)計(jì)人員找到設(shè)計(jì)上的缺陷、工藝參數(shù)的不匹配，同時(shí)也幫助集成電路應(yīng)用人員發(fā)現(xiàn)使用設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)?shù)葐?wèn)題。所謂失效分析是指采用失效分析儀器對(duì)芯片各表層或縱向剖面進(jìn)行分析，以準(zhǔn)確定位底部缺陷的位置，并對(duì)底部缺陷進(jìn)行分析(特征尺寸分析)的過(guò)程。常用的失效分析儀器包括聚焦離子束設(shè)備(FIB)、投射電鏡(REM)和掃描電鏡(SEM)等。隨著器件的特征尺寸的逐漸縮小，特別是對(duì)于32nm或28nm制程的器件，通過(guò)失效分析找出芯片失效的原因，并減少芯片中缺陷就成為集成電路制造中不可少的環(huán)節(jié)。
[0004]在采用聚焦離子束設(shè)備進(jìn)行失效分析時(shí)，由于通過(guò)聚焦離子束設(shè)備不能獲取整個(gè)柵極的截面圖(只能獲得柵極的部分截面圖)，使得采用聚焦離子束設(shè)備難以準(zhǔn)確檢測(cè)柵極的底部缺陷。采用投射電鏡也不能準(zhǔn)確檢測(cè)柵極的底部缺陷，這是由于底部缺陷太小，會(huì)被周圍器件遮擋住。采用掃描電鏡進(jìn)行失效分析時(shí)，由于柵極之間的距離較小，使得檢測(cè)底部缺陷的信號(hào)很難穿過(guò)，從而無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)柵極的底部缺陷。目前，技術(shù)人員還嘗試采用化學(xué)機(jī)械研磨的方法對(duì)芯片逐層剝離至暴露出柵極的上表面，然后再采用上述失效分析儀器對(duì)柵極的底部缺陷進(jìn)行檢測(cè)分析。然而，采用該方法仍然不能有效地檢測(cè)柵極的底部缺陷，且該方法容易損壞柵極的底部缺陷。因此，如何更有效地、更準(zhǔn)確地檢測(cè)柵極的底部缺陷，成為目前亟待解決的技術(shù)難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)旨在提供一種用于檢測(cè)柵極的底部缺陷的方法，以更有效地、更準(zhǔn)確地檢測(cè)柵極的底部缺陷。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于檢測(cè)柵極的底部缺陷的方法，其中該柵極位于芯片中，該方法包括:去除芯片中位于柵極的上表面上的部分；濕法刻蝕去除柵極下方的柵氧化物層和柵極側(cè)壁上的側(cè)壁氧化物層；將柵極的上表面粘結(jié)在粘結(jié)板上；檢測(cè)柵極的底部缺陷。
[0007]進(jìn)一步地，在濕法刻蝕的步驟中，采用HF溶液和CH3COOH溶液的混合液作為刻蝕液。
[0008]進(jìn)一步地，HF溶液中HF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %?60 %，CH3COOH溶液中CH3COOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，HF溶液和CH3COOH溶液的體積比為1:0.5?2。
[0009]進(jìn)一步地，HF溶液中HF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49 %，CH3COOH溶液中CH3COOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98 %，HF溶液和CH3COOH溶液的體積比為1:1。
[0010]進(jìn)一步地，在濕法刻蝕的步驟中，刻蝕溫度為20?45°C，刻蝕時(shí)間為2?4min。
[0011]進(jìn)一步地，將柵極的上表面粘結(jié)在粘結(jié)板上的步驟包括:將芯片置于超聲槽的溶液中，并對(duì)芯片進(jìn)行超聲震蕩處理以使得柵極漂浮在溶液中；將粘結(jié)板置于溶液中，以使得柵極的上表面粘結(jié)在粘結(jié)板上。
[0012]進(jìn)一步地，在超聲震蕩處理的步驟中，超聲波頻率為10?60KHz，處理時(shí)間為10?60s。
[0013]進(jìn)一步地，溶液為丙酮。
[0014]進(jìn)一步地，檢測(cè)柵極的底部缺陷的步驟包括:將粘結(jié)板未與柵極粘結(jié)的一面與掃描電子顯微鏡的樣品臺(tái)貼合；采用掃描電子顯微鏡觀察柵極的底部，并獲得柵極的底部的SEM圖片；通過(guò)SEM圖片對(duì)柵極的底部缺陷進(jìn)行分析。
[0015]進(jìn)一步地，采用掃描電子顯微鏡觀察柵極的底部的步驟中，掃描電子顯微鏡的加速電壓為I?5kv。
[0016]進(jìn)一步地，采用化學(xué)機(jī)械研磨或刻蝕的方式去除芯片中位于柵極的上表面上的部分。
[0017]進(jìn)一步地，柵極的材料為多晶硅。
[0018]應(yīng)用本申請(qǐng)的技術(shù)方案，本申請(qǐng)通過(guò)去除芯片中位于柵極的上表面上的部分，濕法刻蝕去除柵極下方的柵氧化物層和柵極側(cè)壁上的側(cè)壁氧化物層，并將柵極的上表面粘結(jié)在粘結(jié)板上，從而能夠從上方直接觀察柵極的底部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更有效地、更準(zhǔn)確地檢測(cè)柵極的底部缺陷的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0019]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1示出了在本申請(qǐng)實(shí)施方式所提供的用于檢測(cè)柵極的底部缺陷的方法中芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2示出了本申請(qǐng)實(shí)施方式所提供的用于檢測(cè)柵極的底部缺陷的方法的流程示意圖；
[0022]圖3示出了去除圖1所示芯片中位于柵極的上表面上的部分后的基體的剖面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖4示出了濕法刻蝕去除圖3所示的柵極下方的柵氧化物層和柵極側(cè)壁上的側(cè)壁氧化物層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5將圖4所示的芯片置于超聲槽的溶液中，并對(duì)芯片進(jìn)行超聲震蕩處理以使得柵極漂浮在溶液中后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6示出了將圖5所示的柵極的上表面粘結(jié)在粘結(jié)板上后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0026]圖7示出了檢測(cè)圖6所述的柵極的底部缺陷的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)。
[0028]需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述【具體實(shí)施方式】，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0029]為了便于描述，在這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來(lái)描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語(yǔ)“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對(duì)這里所使用的空間相對(duì)描述作出相應(yīng)解釋。
[0030]正如【背景技術(shù)】中所介紹的，現(xiàn)有檢測(cè)柵極的底部缺陷的方法不能有效地、準(zhǔn)確地檢測(cè)柵極的底部缺陷。本申請(qǐng)的發(fā)明人針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行研究，提出了一種用于檢測(cè)柵極的底部缺陷的方法。其中該柵極10位于芯片(如圖1所示)中，在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，該芯片還包括設(shè)置于柵極10和襯底之間的柵氧化物層20，設(shè)置于柵極10的側(cè)壁上的側(cè)壁氧化物層30，設(shè)置于柵極10上表面上的金屬硅化物40，覆蓋柵極10設(shè)置的刻蝕阻擋層50。其中，底部缺陷70位于柵極10的下半部分。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖1僅示出了該芯片的部分剖面結(jié)構(gòu)。
[0031]如圖2所示，該方法包括以下步驟:去除芯片中位于柵極的上表面上的部分；濕法刻蝕去除柵極下方的柵氧化物層和柵極側(cè)壁上的側(cè)壁氧化物層；將柵極的上表面粘結(jié)在粘結(jié)板上；檢測(cè)柵極的底部缺陷。其中，底部缺陷是指位于柵極的下半部分(即靠近柵氧化物層的部分)的缺陷，例如在柵極的下半部分產(chǎn)生的缺口或凸出部。
[0032]上述方法通過(guò)去除芯片中位于柵極的上表面上的部分，濕法刻蝕去除柵極下方的柵氧化物層和柵極側(cè)壁上的側(cè)壁氧化物層，并將柵極的上表面粘結(jié)在粘結(jié)板上，從而能夠從上方直接觀察柵極的底部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更有效地、更準(zhǔn)確地檢測(cè)柵極的底部缺陷的目的。
[0033]下面將更詳細(xì)地描述根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。然而，這些示例性實(shí)施方式可以由多種不同的形式來(lái)實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施方式是為了使得本申請(qǐng)的公開徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施方式的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見，擴(kuò)大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的器件，因而將省略對(duì)它們的描述。
[0034]圖3至圖7示出了本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠糜跈z測(cè)柵極的底部缺陷的方法中，經(jīng)過(guò)各個(gè)步驟后得到的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。下面將結(jié)合圖3至圖7，進(jìn)一步說(shuō)明本申請(qǐng)所提供的用于檢測(cè)柵極的底部缺陷的方法。
[0035]首先，去除芯片(如圖1所示)中位于柵極10的上表面上的部分，進(jìn)而形成如圖3所示的基體結(jié)構(gòu)。芯片中位于柵極10的上表面上的部分可能包括6層、7層或8層的結(jié)構(gòu)，具體可以包括依次位于柵極10上表面上的金屬硅化物40 (例如鎳化硅)、刻蝕阻擋層50 (例如氮化硅)以及互連層(圖1中未示出)等。需要注意的是，具有不同功能的芯片具有不同的結(jié)構(gòu)，因此去除芯片中位于柵極10的上表面上的部分的過(guò)程中，所去除的器件結(jié)構(gòu)有所不同。另外，柵極10的材料可以為本領(lǐng)域中常見的柵極材料，例如多晶硅或金屬等。
[0036]在該步驟中，采用芯片剝層的方式去除芯片中位于柵極10的上表面上的部分。所謂芯片剝層是指將芯片中位于柵極10的上表面上的部分逐層剝離，進(jìn)而暴露出柵極10的上表面。芯片剝層的方式可以參照現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選地，采用化學(xué)機(jī)械研磨或刻蝕的方式去除芯片中位于柵極10的上表面上的部分。化學(xué)機(jī)械研磨或刻蝕的