一种缺陷检测用标准晶圆及其加工方法与应用

技术领域

本发明涉及晶圆加工技术领域，更具体地说，它涉及一种缺陷检测用标准晶圆及其加工方法与应用。

背景技术

检测和改进半导体制造过程中的缺陷是提高和维持芯片良率的一项重要任务，而检查晶圆缺陷的检验设备的性能需要有缺陷的晶片进行配合评估。然而，半导体制造工艺缺陷不会发生在特定的位置，并且具有这种缺陷的晶圆片不能用作标准样品。为此，晶圆检验设备要使用自己的标准样品来使用，这样的标准样品称为DSW，即缺陷标准晶圆。

目前，直接数字水印的缺陷标准晶圆的缺陷种类和大小不一，由于其形状与结构简单，用检验设备检查缺陷标准晶圆，即使在低的检验能力下大部分的不良都能检测出来。而为了判别设备的性能，需要有即使是高检验能力下也不被检出的不良。但是，如果在测试能力较低的情况下能够检测到大多数缺陷，则不可能判断设备的性能。然而，半导体制造过程中的芯片缺陷不容易检测和预测。因此，需要能够补偿缺陷标准晶圆和芯片缺陷的标准测试件；此外，如图1所示，半导体制造工艺进行时发生的各种不良中，检测装置最难检测到的缺陷之一是薄地面上残留的金属连接和布线引起的桥接缺陷。其具有尺寸小、差异大，薄厚度，所以缺陷检测的信号非常微弱，难以检测；随着产品逐渐缩小，不良尺寸也缩小，越来越难以检测。

因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的缺陷检测用标准晶圆及其加工方法与应用是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种缺陷检测用标准晶圆及其加工方法与应用，适用于不同类型、尺寸大小以及形成难度的缺陷的等效制备，能够满足不同在对检验设备性能评估时对不同缺陷检测难度的需要，即使在缺陷规则缩小的情况下也可以采用相同工艺完成制备。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种缺陷检测用标准晶圆的加工方法，包括以下步骤：

S1：选取检测无缺陷的线型晶圆片作为目标晶圆；

S2：在目标晶圆的配线表面沉积一导电层；

S3：采用电介质旋转涂覆方法在导电层表面镀一电介质层；

S4：采用光刻方法在电介质层表面制作至少一个缺陷模样；

S5：通过蚀刻设备将以光致抗蚀剂制作的缺陷模样修剪后，再蚀刻电介质层；

S6：电介质层蚀刻后将暴露出的导电层去除，再将修剪后的缺陷模样去除；

S7：最后将剩余的电介质层去除，得到标准晶圆。

优选的，所述导电层采用具有导电性能的金属、合金、多晶或聚合物材料制备而成。

优选的，所述导电层的厚度不超过50nm。

优选的，所述电介质层为绝缘层。

优选的，所述缺陷模样制作时的光致抗蚀剂厚度大于电介质层表面与导电层最外侧表面之间的厚度。

优选的，所述缺陷模样的形状包括圆形、椭圆形、三角形和四角形。

优选的，所述目标晶圆的配线形态包括闸极、位线和金属线。

优选的，所述光刻方法采用干式蚀刻或湿式蚀刻。

第二方面，提供了如第一方面中任意一项所述的一种缺陷检测用标准晶圆的加工方法所制备的一种缺陷检测用标准晶圆。

第三方面，提供了如第二方面所述的一种缺陷检测用标准晶圆在评估检验设备性能中的应用，包括以下步骤：

选取至少一个标准晶圆作为检验设备的检验对象；

每一个标准晶圆中配置有多种不同检验难度的缺陷模样，每种缺陷模样至少配置有一个；

依据最终检验准确的缺陷模样所包含的难度等级确定相应检验设备的性能评估结果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的一种缺陷检测用标准晶圆的加工方法，适用于不同类型、尺寸大小以及形成难度的缺陷的等效制备，能够满足不同在对检验设备性能评估时对不同缺陷检测难度的需要，即使在缺陷规则缩小的情况下也可以采用相同工艺完成制备；

2、本发明将不同的晶圆缺陷等效处理为圆形、椭圆形、三角形、四角形等相对规则的形状后进行制备，在不影响检验效果的情况下，减小了缺陷模样的光刻难度；

3、本发明提供的缺陷检测用标准晶圆在评估检验设备性能中应用时，可以一次性准确获得检验设备的性能等级，无需频繁检验操作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是现有技术中晶圆桥接缺陷的示意图；

图2是本发明实施例中一视角加工流程示意图，a-g分别对应步骤S1-S7；

图3是本发明实施例中另一视角加工流程示意图，a-g分别对应步骤S1-S7。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、配线；2、导电层；3、电介质层；4、缺陷模样；5、标准晶圆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：一种缺陷检测用标准晶圆的加工方法，如图2与图3所示，包括以下步骤：

S1：选取检测无缺陷的线型晶圆片作为目标晶圆；

S2：在目标晶圆的配线1表面沉积一导电层2；

S3：采用电介质旋转涂覆方法在导电层2表面镀一电介质层3；

S4：采用光刻方法在电介质层3表面制作至少一个缺陷模样4；

S5：通过蚀刻设备将以光致抗蚀剂制作的缺陷模样4修剪后，再蚀刻电介质层3；

S6：电介质层3蚀刻后将暴露出的导电层2去除，再将修剪后的缺陷模样4去除；

S7：最后将剩余的电介质层3去除，得到标准晶圆5。

本发明适用于不同类型、尺寸大小以及形成难度的缺陷的等效制备，能够满足不同在对检验设备性能评估时对不同缺陷检测难度的需要，即使在缺陷规则缩小的情况下也可以采用相同工艺完成制备。

导电层2可采用具有导电性能的金属、合金、多晶或聚合物材料制备而成，例如锡、锌。需要说明的是，导电层2还可以采用其他具有导电性能、且满足上述加工工艺需求的材料制备而成，在此不受限制。

此外，导电层2的厚度不超过50nm，具体厚度依据设计需要可以进行灵活调整。

在本实施例中，电介质层3为绝缘层，例如Wn。

需要说明的是，缺陷模样4制作时的光致抗蚀剂厚度大于电介质层3表面与导电层2最外侧表面之间的厚度，如图2中的d所示。

在本实施例中，缺陷模样4的形状可以是圆形、椭圆形、三角形和四角形，也可以是其他不规则形状，为了降低光刻难度，可以将不规则形状等效为圆形、椭圆形、三角形、四角形以及其他多角形，即满足了不同缺陷的形态设计，又能保证检验的可靠性。

另外，目标晶圆的配线1形态包括闸极、位线、金属线等半导体制造工艺中使用的所有配线1类型。

光刻方法采用干式蚀刻、湿式蚀刻或与两种方法近似的蚀刻方法，在此不受限制。

将上述制备得到的标准晶圆5用于评估检验设备性能评估时，可参考以下步骤：选取至少一个标准晶圆5作为检验设备的检验对象；每一个标准晶圆5中配置有多种不同检验难度的缺陷模样4，每种缺陷模样4至少配置有一个；依据最终检验准确的缺陷模样4所包含的难度等级确定相应检验设备的性能评估结果。

需要说明的是，该方法还可适用于配线1缺损的缺陷类型制备，即将上述步骤S1-S7实现对配线1之间增加导电材料改为去除已有配线1中的部分材料即可。

例如，包括以下步骤：

S11：选取检测无缺陷的线型晶圆片作为目标晶圆；

S22：在目标晶圆的配线1表面沉积一导电层2；

S33：采用电介质旋转涂覆方法在导电层2表面镀一电介质层3；

S44：采用光刻方法在电介质层3表面制作至少一个缺陷模样4；光刻缺陷模样4时，仅刻画缺陷模样4以外的区域。

S55：通过蚀刻设备将以光致抗蚀剂制作的缺陷模样4修剪后，再蚀刻电介质层3；

S66：电介质层3蚀刻后将暴露出的导电层2去除，再将修剪后的缺陷模样4去除；

S77：最后将剩余的电介质层3去除，得到标准晶圆5。

工作原理：本发明适用于不同类型、尺寸大小以及形成难度的缺陷的等效制备，能够满足不同在对检验设备性能评估时对不同缺陷检测难度的需要，即使在缺陷规则缩小的情况下也可以采用相同工艺完成制备；此外，本发明将不同的晶圆缺陷等效处理为圆形、椭圆形、三角形、四角形等相对规则的形状后进行制备，在不影响检验效果的情况下，减小了缺陷模样4的光刻难度；另外，本发明提供的缺陷检测用标准晶圆在评估检验设备性能中应用时，可以一次性准确获得检验设备的性能等级，无需频繁检验操作。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。