半导体装置的接触孔的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关一种半导体装置的检测方法，特别是一种半导体装置的接触孔的检测方法。
【背景技术】
[0002]半导体装置的功能是否能正常运作的主要决定因素之一在于半导体装置中的互连(interconnect1n)结构是否存在缺陷。接触孔是互连结构中常见的技术手段。当接触孔的尺寸较小时，例如小于30nm，容易在接触孔的底部形成空洞或其它缺陷，因而影响半导体装置的电性表现。
[0003]已知的接触孔检测方法大多是以离线的穿透式电子显微镜(off-linetransmiss1n electron microscope,TEM)进行检测，以获得接触孔的剖面影像。然而，以TEM离线检测，不仅设备成本较为昂贵，且为破坏性检测，晶片必须被破坏切片，研磨制作检测样品，使得受检测的晶片已无法再利用。此外，TEM检测的检测速度较慢，导致每一晶圆只能取样几点进行检测，换言之检测的范围为局部性，无法得知整个晶片甚至整片晶圆的关键尺寸(critical dimens1n,⑶)是否均匀分布，也不容易获得正确的关键尺寸而需要多次检测。以上因素造成检测一片晶圆的时间约耗时一天，因而大幅增加检测的成本且无法即时修正工艺参数。
[0004]有鉴于此，如何以成本较为低廉的检测设备快速地检测半导体装置的接触孔便是目前极需努力的目标。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种半导体装置的接触孔的检测方法，其是在介电层的接触孔中填充导电材料后，移除介电层而使导电材料突出半导体装置的表面，如此即能够以成本较为低廉的检测设备，例如线上关键尺寸扫描式电子显微镜(in-line⑶SEM)，快速地线上检测突出的导电材料的关键尺寸。此外，本发明的检测方法为非破坏性检测，不仅可检测局部的关键尺寸，也可检测大范围(如整个晶片或整片晶圆)的关键尺寸，以了解关键尺寸的均匀度。另者，若发现所制成元件的关键尺寸不符规格需求，则可以重新制作(重工)，并即时调整工艺参数后，立即检测其调整后的尺寸变化。
[0006]本发明一实施例的半导体装置的接触孔的检测方法包含:提供一半导体装置，其包含至少一导电接点、覆盖导电接点的一介电层以及贯穿介电层并与导电接点电性连接的一导电材料；至少部分移除介电层，使至少部分导电材料形成突出的一柱状结构；以及以一带电粒子显微装置撷取柱状结构的一扫描影像。
[0007]以下藉由具体实施例配合所附的附图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【附图说明】
[0008]图1为一流程图，显示本发明一实施例的半导体装置的接触孔的检测方法。
[0009]图2为一不意图，显不一相变化记忆装置的结构。
[0010]图3为一示意图，显示对应图1所示的本发明一实施例的步骤Sll的半导体装置的结构。
[0011]图4为一示意图，显示对应图1所示的本发明一实施例的步骤S12的半导体装置的结构。
[0012]图5为一示意图，显示对应图1所示的本发明另一实施例的步骤S12的半导体装置的结构。
[0013]图6为一显微影像，显示对应图1所示的本发明一实施例的步骤S13的半导体装置的扫描影像。
[0014]图7为一示意图，显示对应图1所示的本发明一实施例的步骤S16的半导体装置的结构。
【具体实施方式】
[0015]以下将详述本发明的各实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细说明之外，本发明也可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。附图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求附图的简洁。
[0016]请参照图1，以说明本发明的一实施例的半导体装置的接触孔的检测方法。首先，提供一半导体装置(Sll)。半导体装置包含至少一导电接点、一介电层以及一导电材料，其中介电层覆盖导电接点，而导电材料贯穿介电层并与导电接点电性连接。请一并参照图2，举例而言，半导体装置可为一相变化记忆装置，其包含具有存取电路11的一基板10、与存取电路11电性连接的底电极22以及加热器23以及设置于加热器23的外露表面的相变化材料40以及顶电极50。存取电路11可包含一开关元件111，以控制每一记忆单元的读写。举例而言，开关元件111可为一电晶体，其源/漏极以导电插塞21、21a与外部电性连接。底电极22则可经由导电插塞21与存取电路11电性连接。依据图2所示的相变化记忆装置，相变化材料40可通过施加适当的电流而在结晶态与非结晶态之间转换。相变化材料40的不同状态(例如结晶、半结晶、非结晶)代表不同的电阻值。一般而言，非结晶态者相较于结晶态者具有较高的电阻值，因此，通过量测电阻值即可存取资料。
[0017]请参照图3，为了提高电流密度以增加加热效果，加热器23的尺寸一般小于底电极22的尺寸。一种形成加热器23的方法是在底电极22的表面形成一介电层30以覆盖底电极22，底电极22等同于一导电接点。接着，图案化介电层30以形成通孔贯穿介电层30，并曝露出底电极22，最后，在介电层30的通孔填充导电材料作为加热器23。为了获得较小尺寸的加热器23，介电层30的通孔尺寸也相对应缩小。举例而言，介电层30的通孔尺寸小于等于30nm，如此可获得宽度与通孔尺寸相对应的加热器23。
[0018]请再参照图1，为了检测加热器23，部分移除介电层30(S12)，如图4所示，使突出的导电材料23(即加热器23)形成一柱状结构。于另一实施例中，也可完全移除介电层30，如图5所示，使突出的加热器23形成柱状结构。举例而言，移除介电层30的方法可为湿式蚀刻或高选择性的干式蚀刻。可以理解的是，依据介电层30的材料以及导电材料的不同，选择适当的蚀刻液或蚀刻方式即可在蚀刻介电层30以及导电材料时有较高的选择比，更具体而言，选择蚀刻介电层30比蚀刻导电材料快的蚀刻液或蚀刻方式，也即移除介电层30的速率远大于移除导电材料的速率。于在一实施例中，介电层的材料可为氧化物或氮化物，例如二氧化硅、氮氧化硅