[发明专利]一种漏电缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体可靠性分析方法，特别涉及一种漏电缺陷检测方法。

背景技术

目前，半导体器件的可靠性分析方法种类繁多，其中，电压对比度（Voltage Contrast，VC）检测方法己经得到广泛的应用。电压对比度检测方法通常使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy，SEM)对半导体器件的样品进行电压对比度检测，其原理是通过聚焦电子束（E-beam））轰击样品表面激发二次电子，由于受轰击处样品的材料特性决定了产生的二次电子的电子数量，所以被轰击处样品的材料不同，其收集的二次电子的电子数量也不同，将二次电子的电子数量的多少表现为图像亮度，从而通过观察图像亮度的形态来确定样品是否有缺陷，比如：漏电缺陷（leakage defect）或者断裂（open）。在电压对比度检测的具体操作过程中，聚焦电子束的加载能量（Landing Energy，LE）大小会影响逸出率σ（yield），也就是被激发的二次电子的离开材料表面所带走的逸出电子数量总和与聚焦电子束轰击材料表面所带来的入射电子数量的总和之间的比值，其曲线表现形式如图1所示。对于一般的半导体材料而言，在聚焦电子束的加载能量范围内会存在两个数值使yield=1，分别标记为E1和E2。很容易理解，当yield=1时，表示逸出电子数量等于入射电子数量，则样品的材料表面不带电荷，表现为电中性，如果σ（yield）<1，表示逸出电子数量小于入射电子数量，相当于聚焦电子束的部分入射电子仍然停留在材料表面，则材料表面聚集负电荷，这时称为负电荷模式（Negative mode）；同理，如果σ（yield）>1，表示逸出电子数量大于入射电子数量，则材料表面聚集正电荷，这时称为正电荷模式（Positive mode）。

无论正电荷模式还是负电荷模式的电压对比度检测，都是用聚焦电子束逐点轰击半导体样品表面，最终形成具有一定对比度的图像，由不同位置的图像亮度表示此处的材料性质。在上述正电荷模式和负电荷模式两种电压对比度检测模式下，发生漏电缺陷位置的图像亮度的表现形式也完全不同，正电荷模式的电压对比度检测时，漏电缺陷通常表现为亮缺陷（Bright Voltage Contrast，BVC），而在负电荷模式的电压对比度检测时，漏电缺陷通常表现为暗缺陷。业界普遍采用正电荷模式的电压对比度检测来检测漏电缺陷，而不采用负电荷模式的电压对比度检测。这是因为在位于E1和E2之间的正电荷模式条件下，聚焦电子束的LE大小适中，具有稳定的且相对较低的电流和电压，这种电压对比度检测条件较容易满足，同时也可以得到图像亮度清晰的BVC。而单一的负电荷模式的电压对比度检测需要更高的LE，才能得到稳定的图像亮度。实验证明，负电荷模式的电压对比度检测虽然可以准确检测高危险的漏电缺陷，但长时间的高电压和高电流会使半导体器件的样品表面积聚大量干扰电荷，最终使得图像亮度模糊产生很大的噪音干扰。

采用正电荷模式的电压对比度检测的问题在于：由于漏电缺陷本身具有不同的产生机理，影响因素很多，例如：装管（piping）和短路（short）等，而且其严重程度无法详细量化，仅仅通过正电荷模式的电压对比度检测到的BVC，只能粗略判断为该BVC位置可能产生了漏电缺陷，由于正电荷模式的电压对比度检测对漏电缺陷的判断较为模糊，甚至有些BVC并不是真正的漏电缺陷，所以还需要通过其他半导体器件的可靠性分析方法，例如，失效分析（FA data confirm）的进一步判断才能得到漏电缺陷的真假和严重程度。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：

仅通过正电荷模式的电压对比度检测漏电缺陷，无法排除其真假和筛选高风险的漏电缺陷。

为解决上述问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种漏电缺陷检测方法，提供一待测的半导体样品，其特征在于，该方法包括：

首先采用第一聚焦电子束对所述半导体样品进行正电荷模式的电压对比度检测，根据形成的第一电压对比度图像，记录可能存在漏电缺陷的位置，在去除所述半导体样品表面的正电荷后，再采用第二聚焦电子束对所述可能存在漏电缺陷的位置进行负电荷模式的电压对比度检测，根据形成的第二电压对比度图像筛选漏电缺陷。

所述第一聚焦电子束的能量范围是逸出率大于1时对应的聚焦电子束的能量。

所述第二聚焦电子束的能量范围是逸出率小于1时对应的聚焦电子束的能量。