发明名称 测试半导体及积体电路结构之方法及装置
摘要 一种测试半导体结构(如:一已完成或半完成之半导体晶圆、在此晶圆上之晶粒(die)、部分晶粒或甚至是此晶粒之功能性元件(例如:电晶体或记忆体单元))的方法。此方法包括:对至少此半导体结构之一部分实施充电;在充电时,供应一垂直于此结构表面之电场,以便确定充电电位及极性(亦即,正电荷充电或负电荷充电);以一充电粒子束(如:电子束)询问此结构(包括已充电部分),以便获得此结构之电压对比资料;以及分析资料以确定此元件之功能。依据本发明之用来测试半导体结构之设备包括:一用来供应电荷到至少部分上述半导体结构的系统(如:电予束、注入枪(Flood Gun)或机械探针(mechanical probe));一电场产生器,通常为隔着此结构表面之用以供应垂直于上述结构表面之电场的一电极,以便确定所供应到该元件之电荷的电位及极性(例如:正或负电荷):一充电粒予束装置(如:电子束),用以询问已充电元件;以及一侦测器(如:二次电子侦测器),可从处于以充电粒子束来询问之上述结构中获得电压对比资料。
申请公布号 TW396484 申请公布日期 2000.07.01
申请号 TW087109677 申请日期 1998.06.17
申请人 史兰宝科技公司 发明人 奇渥维恩骆;马利亚史都皮斯;克里斯多夫葛来翰涛伯特
分类号 H01L21/66 主分类号 H01L21/66
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种测试半导体结构之方法,包括:(a)充电半导体结构之一元件;(b)当充电时,施加一垂直于该结构之表面的电场;以便确定充电电位及极性;(c)使用一充电粒子束来询间包括有已充电元件之上述结构,以便获得上述结构之电压对比资料;(d)分析资料以确定上述元件之功能。2.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,其中该充电步骤(a)是使用一充电粒子束所完成的。3.如申请专利范围第2项之测试半导体结构之方法,其中该充电粒子束为电子粒子束。4.如申请专利范围第3项之测试半导体结构之方法,包括使用电子束以电子来注入该结构之包围该元件的面积。5.如申请专利范围第3项之测试半导体结构之方法,包括使用电子束供应一电子距焦束到该元件上。6.如申请专利范围第3项之测试半导体结构之方法,使用一组合束来供应电荷到该结构的一面积上,并且供应一距焦束到该元件上。7.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,其中该充电步骤(a)是使用一导电机械式测试来完成。8.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,其中该供应电场之步骤包括提供从表面提供正该表面分离的一电极,并且在该结构与该电极间供应一电压。9.如申请专利范围第8项之测试半导体结构之方法,其中该电极是放置在一板上,而该电压是供应于该电极与该板间。10.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,包括供应电场,以便以一负电位来对该元件充电。11.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,其中该询间步骤(c)包括以该充电粒子束扫描该结构,并且侦测所产生之二次电子,以便获得电压对比资料。12.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,其中包括在询间步骤之前,以一第一电场供应来充电该元件到一第一极性,然后更在步骤询间前,以一第二电场供应充电该元件到一第二极性。13.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,包括以影像方式获得电压对比资料。14.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,包括以一维轮廓方式来获得电压对比资料。15.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,其中该分析资料步骤包括将该资料与参考资料做比较,如此所获得之新资料可与复数个参考资料比较,当该所获得之新资料不同于全部之该参考资料时,则可确定一缺陷。16.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,更包括在测试期间,控制该结构之温度。17.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,其中更包括在测试前,使该结构温度循环。18.如申请专利范围第1项之测试半导体结构之方法,其中包括在询问及分析资料步骤之后,充电该元件到一第一电位及一极性,在此之后,更在该询问及分析之前,以相同极性充电该元件到一第二电位。19.一种测试半导体结构之装置,包括:(a)一用来供应电荷到该半导体结构之一元件之装置;(b)一用来供应垂直于该结构表面之电场的电场产生器,以便确定所供应到该元件之电荷的电位及极性;(c)一用来询问已充电之该元件的一充电粒子束装置;(d)在以充电粒子束之询问上,一用来从该结构上获得电压对比资料之侦测器。20.如申请专利范围第19项之测试半导体结构之装置,其中用来供应电荷之装置包括一充电粒子束。21.如申请专利范围第20项之测试半导体结构之装置,其中充电粒子束包括一电子束。22.如申请专利范围第21项之测试半导体结构之装置,其中该电子束包括一电子注入枪,该电子注入枪是用来针对该结构之包围该元件之面积实施注入。23.如申请专利范围第21项之测试半导体结构之装置,其中该电子束包括一距焦束。24.如申请专利范围第21项之测试半导体结构之装置,包括一电子注入枪组合,用来针对该结构之包围该元件之面积上实施注入,以及包括供应电荷到该元件之一距焦束。25.如申请专利范围第19项之测试半导体结构之装置,其中该用来供应电荷之装置包括一导电机械测试棒。26.如申请专利范围第19项之测试半导体结构之装置,其中该电场产生器包括一与该结构表面分离之电极,且供应一相对于该结构之电压到该电极。27.如申请专利范围第26项之测试半导体结构之装置,其巩该电极包括一栅极。28.如申请专利范围第26项之测试半导体结构之装置,其中该电极包括一孔板。29.如申请专利范围第26项之测试半导体结构之装置,更包括可用来放置该结构的一样板(Sample Plate),而在该电极及该样板间供应该电压。30.如申请专利范围第29项之测试半导体结构之装置,其中在一测试期间该样板控制该结构之温度。31.如申请专利范围第30项之测试半导体结构之装置,其中该样板控制该结构之温度,以便在充电及询问期间,防止该结构之充电粒子感应污染。32.如申请专利范围第29项之测试半导体结构之装置,其中该样板为接地,且选择在电极上之电压以确定充电之电位及极性。33.如申请专利范围第29项之测试半导体结构之装置,其中该电极为接地,且在选择样板上之电压以确定充电之电位及极性。34.如申请专利范围第26项之测试半导体结构之装置,其中改变该电压以确定供应至该元件之电荷的电位及极性。35.如申请专利范围第34项之测试半导体结构之装置,其中在连续电荷供应间改变供应到该电极之电压,以便反转供应到该元件之电荷极性。36.如申请专利范围第34项之测试半导体结构之装置,其中连续电荷供应间改变该电压,以便改变供应到该元件之电荷电位。37.如申请专利范围第21项之测试半导体结构之装置,其中该侦测器侦测来自该结构之二次充电粒子,而该二次充电粒子是起源于以充电粒子束所实施之询问。38.如申请专利范围第21项之测试半导体结构之装置,更包括用来显示该电压对比资料之显示器。39.如申请专利范围第21项之测试半导体结构之装置,更包括一热室,在测试前于该结构中该热室会遭遇到温度循环。40.如申请专利范围第20项之测试半导体结构之装置,更包括一反应气体源,该反应气体源与充电粒子束反应,以便在充电及询问供应中至少部分防止该结构之充电粒子污染,以及用来传送该反应气体到该结构表面之装置。41.如申请专利范围第40项之测试半导体结构之装置,其中从由氧气及XeF2所组成之气体中选择该反应气体。42.一种测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中在一基底表面上已形成有一扩散接触,包括:充电该表面至相对于该基底之一电位;以一充电粒子束来询问该扩散接触,以获得该接触之电压对比资料,以及分析该资料以确定该接触之功能。43.如申请专利范围第42项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,包括充电该表面到一相对于该基底之负电位,以及分析该电压对比资料,以侦测错误,而该错误是选择自p型基底上接触及n型扩散间之开路接触、直接形成于p型基底上之接触与n型绝缘间之开路错误、p型扩散接触与n型基底间之短路错误、以及p型绝缘接触与n型基底间之短路错误所组成之群。44.如申请专利范围第42项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,包括充电该表面到一相对于该基底之正电位,以及分析该资料,以侦测错误,而该错误是选择自n型基底上之n型扩散之短路接触、p型基底上之p型绝缘之短路错误、n型基底上之接触与p型扩散间之开路错误、以及n型基底上之接触与p型绝缘间之开路错误所组成之群。45.如申请专利范围第42项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,包括选择性供应电荷到一井区中之一扩散接触,以及分析在同一井区中之其它扩散接触的电压对资料,以侦测开路及短路错误。46.一种测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该晶圆包括一基底,而在该基底上已形成有电晶体,包括;(a)对一电晶体之至少一部分实施充电至一相对于该基底之一电位;(b)以一充电粒子束询问该电晶体,以便获得该接触之电压对比资料;(c)分析该资料以确定该电晶体之功能。47.如申请专利范围第42项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该电晶体之部分盥一闸极复晶矽,该方法包括充电该闸极复晶矽至一相对于该基底之正及负电,并且分析该资料,以确定是是否该电晶体符合顺向及逆向偏压规格。48.如申请专利范围第46项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该电晶体之部分为一闸极/基底,该方法包括当监视该电压对比资料时供应一缓慢增加之电位至该闸极/基底,以便确定该电晶体切换之该电位。49.如申请专利范围第46项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,在小于及大于该电晶体导通电压之临界的电位下,供应电荷到该晶圆,并且分析该电压对比资料,以确认未作用之电晶体。50.如申请专利范围第46项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该电晶体具有一正端及负端,该方法包括选择性充电该正端,以及询问该负端,并且分析从上述所获得之电压对比资料。51.如申请专利范围第46项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该电晶体具有一切换控制及一负端,该方法包括供应电荷到该切换控制及询目该负端,并且分析从上述所获得之电压控制对比资料。52.一种测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该晶圆包括一基底,而在该基底上已形成有复晶矽及复金属矽化物区域互连,包括:(a)对晶圆之至少一部分实施充电至一第一极性的一电位,以便产生一顺向偏压至该基底;(b)以一充电粒子束询问该互连,以便获得可指出该互连之开路错误的电压对比资料;(c)对该晶圆之至少一部分实施充电至一第二极性的一电位;以及以一充电粒子束询问该互连,以便获得可指出电压对比资料之该互连的短路错误。53.一种测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该晶圆包括一基底,而该基底上已形成有金属线,包括:(a)充电该金属线至一相对于该基底之一电位;(b)以一充电粒子束来询问该金属线,以便获得该金属线之电压对比资料;(c)分析该资料以侦测该金属线之缺陷。54.如申请专利范围第53项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该金属线包括复数个邻近网路,该方法包括选择性地充电一网路之该金属线,比较来自该网路及其它邻近网路之电压对比资料,以侦测短路错误。55.如申请专利范围第53项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中选择性地连接一金属线到该基底,该方法包括将该晶圆放置在一样板上,以便与其做电性连接、选择性地充电该金属线至一预定电位、测量在该样板上之漏电电流、以及从该电位及漏电电流来确定该金属线与该基底间之连接电阻。56.如申请专利范围第53项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中金属线包括一网路,而该网路相对于该基底是浮接的,该方法包括使用一充电粒子束来选择性地充电该网路至一预定电位、测量在充电时间中之二次电子密度、以及侦测在二次电子密度跨过一预定临界时之时间,分析该时间以侦测一缺陷网路。57.一种测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该晶圆包括一基底,而该基底上已形成有复数个用来连接金属线的介层(Vias),包括:(a)充电该晶圆之表面;(b)以一充电粒子束来询问该介层,以便获得该介层之电压对比资料;以及(c)分析该资料,以侦测开路介层。58.如申请专利范围第57项之测试部分完成之半导体晶圆之方法,其中该介层是连接到一导电网路,包括选择性地充电一介层、询问其它连接到该网路之介层、以及分析该电压对比资料,以侦测开路介层。59.一种测试半导体晶圆的方法,其中该晶圆上形成有记忆体结构,该记忆体结构包括记忆体单元,字元线及位元线,包括:(a)充电该晶圆之表面至一正电位;(b)对该晶圆表面实施放电;(c)选择性地充电该字元线;(d)以一充电粒子束询问该位元线,以便获得该位元线之电压对比资料;以及(e)分析该资料,以侦测缺陷记忆单元。60.一种测试半导体结构之方法,包括:供应相对于该基底之低能量的电子束,以便对该基底之浮接部分实负充电;以一充电粒子束来询问该结构(包括充电部分),以便获得该结构之电压对比资料;以及分析该资料,以侦测该结构之功能。61.如申请专利范围第60项之测试半导体结构的方法,其中该电子束具有一能量,该能量小于20V(相对于该半导体结构)。图式简单说明:第一图系显示出依据本发明一实施例的系统;第二图及第二图(a)系显示出本发明另的实施例之部分示意图;第三图系显示出一浮接导体之充电电位,此充电电位为偏压电极电压之函数;第四图(a)、第四图(b)及第四图(c)系显示出充电前后一微电路之SEM影像及其等效电路图;第五图(a)及第五图(b)系显示出具有正电位充电及负电位充电之一微电路之SEM影像;第六图、第六图(a)、第六图(b)系显示出P型基底上具有正充电及负充电之一NMOS电晶体的示意图;第七图系显示出一具良好绝缘之小MOS电晶体的示意图;第八图系显示出一npn电晶体的示意图;以及第九图(a)及第九图(b)系显示出一DRAM单元及其等效电路的示意图。
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