一种动态估计缺陷所造成记忆体特征失效的方法

专利名称：：一种动态估计缺陷所造成记忆体特征失效的方法
技术领域：
：本发明涉及集成电路制造领域，尤其是涉及一种动态地预估记忆体生产线上检测到的缺陷所造成的记忆体特征失效的方法。
背景技术：
：传统上对半导体生产线上的缺陷的动态即时分析不包含对缺陷和设计版图之间的关系相互分析。通常当从检测设备获取缺陷数据后，就会对某些缺陷做扫瞄式电子显微镜(SEM)的进一步分析从而来试图确定其组成和来源。做扫瞄式电子显微镜SEM分析的缺陷部分只是很少的，因为扫瞄式电子显微镜SEM分析费事费时。对于记忆体电路，在完成特征失效(Bitmap)和所有的电学性能测量之后，有时会对缺陷数据和特征失效之间做位置重合分析，试图来确定何种缺陷或者原因造成该特征失效。但是这些分析都是在生产完成之后做的分析，不是动态地对线上的缺陷作出即时分析。如果能够对记忆体内部中的缺陷和其在设计版图上的位置做对应的分析，就能够判断出该缺陷可能会造成何种版图缺陷，进而可以知道该缺陷的重要性，从而可以给哪些缺陷做SEM提供指导.并且从图形缺陷可以估计该缺陷所造成的特征失效，这样一来可以在进行电学的测量之前就可以估计记忆体成品与否。所以，这样的方法能够对记忆体电路生产的缺陷作出即时的分析，从而更加有效地找到缺陷发生的原因并且快速地减少缺陷和提高成品率。
发明内容本发明提供一种动态地预估记忆体生产线上检测到的缺陷所造成的记忆体特征失效的方法，是通过对记忆体的电路版图和生产线上检测到的缺陷做动态地分析来实现的。一种动态估计缺陷所造成记忆体特征失效的方法，依次包括如下步骤1.建立设计版形失效和记忆体特征失效相对应的数据库首先对记忆体电路中的版图元素以层和接触孔类型进行标识，用蒙特卡洛的方法来模拟不同尺寸大小的缺陷在每层可能发生的各种可能情况，从而得到各种可能的图形断电和漏电失效的各种类型。记忆体电路是由两部分组成的；一部分是周围的地址解码电路和放大电路，即X地址解码器和Y地址解码器，他们用来给记忆体单元赋予一个地址，并且能够单独地写和读；另一部分是记忆体单元，是由单个的单元重复而组成的，每一个记忆体的最小单元是完全相同的.在记忆体内部，还有一部分是用来修复失效电路的。他们和其它记忆体是一样的，只是没有连入电路。当内部的单元失效后，这一部分就可以用来修复。记忆体的这种结构决定了其失效特征的确定性，并且其失效特征和其内部电路版形的的失效特征具有对应性.可以根据缺陷发生在电路的位置和设计层的不同，来预测该缺陷可能造成的电路版形失效的特征，进而预测该缺陷可能造成的特征失效的种类。任何一种图形失效情况就会造成某种记忆体的特征失效，所以就可以建立一个图形失效缺陷和记忆体特征失效相对应的凄t据库。2.判断生产线缺陷所造成的版形失效根据缺陷的位置，尺寸和位置精度的信息结合缺陷在设计版图上的位置情况，就可以分析出该缺陷可能造成的版形的失效情况。根据位置的精度误差是指利用位置精度的信息和假设的位置分布函数，来判断某种特征失效发生的概率。值得注意的是，因为缺陷位置是有一定精度的，也就是说，其位置只是一个范围，所以在分析时，缺陷所造成的图形失效可能不是唯一的。如果假设一定的位置分布函数，不仅可以知道该缺陷可能造成的图形失效类型，也可以知道该种图形失效发生的概率。3.判断图形失效特征相对应的记忆体特征失效和数据库作出比较之后，就可以推断出该缺陷可能造成的特征失效的种类。在修复资源一定或者假设一定的修复资源的情况下，可以决定修复资源是否能够修复每种特征失效；如果该特征失效可以被修复资源修复，该特征失效则被列为是可以修复的；如果某一特征的失效是现有修复资源不可修复的，该特征失效则被列为不可修复的。4.判断记忆体是否成品判断记忆体是否成品是指在对所有工艺过程的缺陷作出分析之后，建立一个特征失效的图表，根据修复资源的多少和种类，预估该记忆体电路是否成品。在对所有的缺陷造成的特征失效分析完成之后，如果有任何特征失效是不可修复的，则该记忆体可能不会成品；如果所有的特征失效都是可以修复的，则要看修复资源是否可以修复所有的特征失效，如果可以修复，该记忆体可能会成品；如果修复资源不够修复所有的特征失效，则该记忆体可能失效。本发明利用记忆体设计版图和生产线上缺陷检测结果相结合来动态地预估落在记忆体内部的生产缺陷所造成的特征失效，并且结合可用的修复资源做来初步判断该记忆体成品与否。记忆体版形失效的种类和记忆体的特征失效类别是相对应的，因此可以通过蒙特卡洛(MONTOCARLO)的模拟方法建立一个版形失效和记忆体特征失效之间的对应数据库。通过动态地对缺陷的尺寸，大小以及其落在记忆体内部的位置分析，就可以推断该缺陷可能造成的版形失效类型，进而和建立的图形数据库比较来预测该缺陷所可能造成的特征失效的类别。在对所有的缺陷检测和分析完成之后，就可以和修复资源比较来判断该记忆体电路是否会是成品。本发明方法具有以下优点(1)可以对缺陷进行动态即时的分析；(2)可以在电学测量之前估计成品与否。图1是本发明方法的流程图2是建立图形缺陷和特征失效的数据库的流程图；图3是记忆体内部M1电路版形；图4是记忆体内部M1图形标识的例子；图5是M1断电缺陷发生的一个例子；图6是POLY到Ml的接触孔在记忆体内部的版图7是POLY到Ml的接触孔类型标识的例子l(一个单元失效)；图8是POLY到Ml的接触孔类型和特征失效的对应例子(同行2单元同时失效)；图9是一维(1D);漠拟M1断电缺陷的示意图(M1线在Y方向无限长)；图10是假设0.2微米的缺陷情况下，造成M1断电失效发生的几率分布曲线；图11是假设0.4^:米的缺陷情况下，造成M1断电失效发生的几率分布曲线；图12是缺陷造成接触孔失效的模拟实验图(2D);图13是假设不同位置误差情况下接触孔失效的模拟结果图。具体实施例方式现在釆用典型的数据结合图1的程序流程说明本发明1.建立设计版形失效和记忆体特征失效数据库记忆体电路是由两部分组成的；一部分是周围的地址解码和放大电路，即X地址解码器和Y地址解码器，他们用来给记忆体单元赋予一个地址，并且能够单独地写和读；另一部分是记忆体单元，是由单个的单元重复而组成的，每一个记忆体的最小单元是完全相同的。在记忆体内部，还有一部分是用来修复失效电路的。他们和其它记忆体是一样的，只是没有连入电路。当内部的单元失效后，这一部分就可以用来修复。记忆体的这种结构决定了其失效特征的确定性，并且其失效特征和其内部电路版形的失效特征具有对应性.可以根据缺陷发生在电路的位置和设计层的不同，来预测该缺陷可能造成的电路版形失效的特征，进而预测该缺陷可能造成的特征失效的种类。举例来说，由于记忆体单元的唯一性，某个位置的接触孔失效可能会造成单个单元的失效，另一个位置的接触孔失效可能会造成两个临近的单元同时失效；同样地，某个位置的M1发生断电缺陷会造成一个单元的失效，另一个位置的M1图形发生断电缺陷可能就会造成多个单元的失效。建立设计版形失效和记忆体特征失效数据库就是要知道任何图形失效的情况对应的记忆体失效的特征。下面以SRAM记忆体单元为例来说明此过程。一般而言，SRAM记忆体单元包含有AA，POLY,CONTACT,Ml,VIA1，M2,VIA2和M3层。其周围电路可能包含有其它高层金属。在记忆体单元内部电路部分，其缺陷应包含以下种类AA断电缺陷；POLY断电缺陷；Ml断电缺陷；M2断电缺陷；M3断电缺陷；AA漏电缺陷；POLY漏电缺陷；Ml漏电缺陷；M2漏电缺陷；M3漏电缺陷；PolyCONTACT断电缺陷；NAACONTACT断电缺陷；PAACONTACT断电缺陷；VIA1断电缺陷；VIA2断电缺陷。为了建立图形失效和记忆体特征失效地对应关系，必须知道任何一层缺陷所可能造成的图形失效类别，进而根据图形失效的类别来判断其所造成的记忆体特征失效的种类。这个过程可以用蒙特卡洛(MONTOCARLO)的模拟方法来模拟缺陷所造成的图形失效的种类。具体的实现过程如图2所示。下面以M1断电缺陷发生为例来说明建立M1图形断电缺陷数据库的过程。从图3中的版图可以看出，Ml版图是有多种相同的形状重复而组成的，这是因为整个记忆体都是由相同的单元重复组成。为了模拟不同的特征失效的情况，必须先对每一种不同的版图形状进行标识。从图4可以看出，此形状的版图标识为MlGroup4。把这些版图的形状归为一起，主要是因为一是他们形状一样，二是它们发生断电失效的缺陷后它们所造成的特征失效是一样的。举例来说，如果MlGroup4产生断电缺陷，就会造成一个记忆体单元的失效。重复同样的过程，就可以对记忆体版图中同样形状的进行归类。因为生产过程中缺陷的发生是无序发生的事件。可以用蒙特卡洛(MONTOCARLO)的方法来模拟缺陷发生的过程并且记录该缺陷可能造成的版图缺陷的种类。首先，选择一系列大小的缺陷，然后依此对每一个缺陷做蒙特卡洛(MONTOCARLO)的模拟，并且记录下所有事件的种类。在模拟各种缺陷发生的过程中，也会同时计算出各种事件发生的有效面积.该事件发生的有效面积是由该事件造成失效的几率乘以芯片的面积来获得的。举例来说，用蒙特卡洛的方法模拟缺陷发生10000次，其中100次造成该种事件的发生，那末该事件的几率为100/10000，有效面积就是整个芯片的面积乘以100/10000。有效面积的大小反映出该种失效的重要程度—有效面积越大，该种失效发生的几率就越大。表1所示的是M1断电缺陷可能的特征失效的种类以及其有效面积。任何一种版图失效都会对应一种特征失效的情况。以图5中Ml断电缺陷为例，MlGroup4(l)断电缺陷会造成BITl(单记忆体失效)。依此类推，对任何版图失效的情况，都会有一种特征失效和其对应。重复以上的过程，就可以得到AA，POLY，Ml,M2和M3的断电和漏电的缺陷事件的有效面积以及该事件所引起的版图失效的情况。对各种接触孔而言，也要进行同样的分析。举例来说，对VIA1接触孔，有的VIA1失效回造成一个单元的失效；有的位置VIA1失效会造成相邻的两个单元失效-主要是由于VIA1所处的位置所定的。利用同样的道理，就可以对VIA1进行分类。下面以poly到Ml接触孔为例来说明该过程。图6显示的是所有poly到Ml接触孔的种类。图7把能够造成一个单元失效的poly到Ml接触孔归在一起叫CellPolyCNT组(group);图8把能够造成同行两个单元同时失效的poly到Ml接触孔归类在一起，叫同行相邻的两个单元失效(Row2Bit)。重复以上的过程就可以对所有的接触孔进行分类，并且能够知道任何的接触孔失效造成何种记忆体的特征失效。在对每层和每种接触孔各种版图失效以及其特征失效作出计算和分类后，就建立了图形失效种类和记忆体特征失效类别之间的对应数据库。2.判断生产线缺陷所造成的版形失效生产线上的缺陷可以由不同的检测设备来获得，在本例中采用的是KLARF数据.KLARF数据是KLA-Tencor检测设备所报告缺陷的标准数据格式。在KLARF数据中，其含有缺陷的来源，缺陷的大小及其位置等信息.根据缺陷的位置，尺寸和位置精度的信息结合缺陷在设计版图上的位置情况，就可以分析出该缺陷可能造成的版形的失效情况。值得指出的是，因为缺陷位置是有一定精度误差的，也就是说，其位置只是一个范围，所以在分析时,缺陷所造成的图形失效可能不是唯一的。如果假设一定的位置分布函数，不仅可以知道该缺陷可能造成的图形失效类型，也可以知道该种图形失效发生的概率。下面以Ml线断电缺陷的例子来说明位置精度误差和预估图形失效的关系.图9显示的是一维断电缺陷的情况.假设线宽和线距是O.l微米，缺陷位置误差呈正常概率分布，如公尺(1)所示.i广尸=~p=exp(1)其中，P是分布函数值，6是误差，x是位置，p是平均值.在这里H就是缺陷量测设备报告的该缺陷的位置值.一个缺陷落在所示位置造成线断电的几率和缺陷位置误差的关系如图10所示，其中6-0.001微米是用来假设位置精确，所以其估计的缺陷发生的几率为100%。从以上的图例可以看出，缺陷的位置误差逾大，估计的图形缺陷的几率就越小，也就是说误差会越大.在实际的电路中因为位置的分布曲线是2D地分布函数，所以估计准确的概率更加依赖于位置误差的大小.另外，预测的准确性也依赖于缺陷尺寸的大小，缺陷尺寸相对与图形的尺寸越大，其预测的准确性就越高.这可以从图10和图11的结果来看出。对于0.2微米的缺陷，如果其误差-0.05微米，其准确性只有70%;对于0.4微米的缺陷,如果其误差-0.05微米,其准确性可达100%。图12显示的是一个缺陷造成接触孔失效的简单模拟，其缺陷位置呈2D正态分布，其造成缺陷的几率如图13所示。在本发明的实例中，假设缺陷位置精度误差为0.001微米一一假设位置几乎没有误差的情况。3,判断图形失效特征和记忆体特征失效相对应和数据库作出比较之后，就可以推断出该缺陷可能造成的特征失效的种类。在修复资源一定或者假设一定的修复资源的情况下，可以决定修复资源是否能够修复每种特征失效;如果该特征失效可以被所有的资源修复，该特征失效则被列为是可以修复的;如果某一特征的失效是现有修复资源不可修复的，该特征失效则被列为不可修复的。表2显示的是M1缺陷所造成M1断电和漏电的图形失效的结果以及对应的特征失效的情形。值得指出的是如果考虑到位置误差和其分布的情况，一个缺陷可能造成多个图形失效，每种失效都连着一个发生的几率值。其计算会相应复杂的多。4.判断记忆体是否成品在所有的缺陷造成的特征失效分析完成之后，如果修复资源可以修复所有的特征失效，该记忆体可能会成品,否则该记忆体可能失效。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表权利要求1.一种动态估计缺陷所造成记忆体特征失效的方法，包括(1)建立设计版形失效和记忆体特征失效相对应的数据库；(2)判断生产线缺陷所造成的版形失效；(3)判断图形失效特征相对应的记忆体特征失效以及其是否能够被修复；(4)判断整个记忆体芯片是否成品。2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的建立设计版图图形失效和记忆体特征失效相对应的数据库包括首先对记忆体电路中的版图元素以层和接触孔类型进行标识，用蒙特卡洛的方法来模拟不同尺寸大小的缺陷在每层可能发生的各种可能情况，从而得到各种可能的图形断电和漏电失效的各种类型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的判断生产线缺陷所造成图形失效特征是根据缺陷的尺寸，位置和设计版图的图形做对照分析，并根据位置的精度误差做一系列的假设运算，然后计算出可能的图形失效的类型。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的判断记忆体是否成品是指在对所有工艺过程的缺陷作出分析之后，建立一个特征失效的图表，根据修复资源的多少和种类，预估该记忆体电路是否成品。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的根据位置的精度误差是指利用位置精度的信息和<叚设的位置分布函数，来判断某种特征失效发生的^t率。全文摘要本发明公开一种动态估计缺陷所造成记忆体特征失效的方法，包括(1)建立设计版形失效和记忆体特征失效相对应的数据库；(2)判断生产线缺陷所造成的版形失效；(3)判断图形失效特征相对应的记忆体特征失效；(4)判断整个记忆体芯片是否成品。本发明利用记忆体设计版图和生产线上缺陷检测结果相结合来动态地预估落在记忆体内部的生产缺陷所造成的特征失效的方法，结合可用的修复资源做来初步判断该记忆体成品与否。本发明方法可以对缺陷进行动态即时的分析以及在电学测量之前估计成品与否，可用于集成电路制造时动态地预估记忆体生产线上检测到的缺陷所造成的记忆体特征失效。文档编号G11C29/00GK101178941SQ20071015700公开日2008年5月14日申请日期2007年11月16日优先权日2007年11月16日发明者严晓浪,峥史,郑勇军,马铁中申请人:浙江大学