半導(dǎo)體檢測結(jié)構(gòu)及形成方法、檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體檢測結(jié)構(gòu)及形成方法、檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]掃描探針顯微技術(shù)(Scanning Probe Microscopy, SPM) 一種顯微成像技術(shù),可以通過不同的傳感形式(Sensing Modalities)對特定的對象進(jìn)行成像。
[0003]掃描探針顯微技術(shù)依賴于控制探針和樣本表面之間的相互作用，同時在樣本表面附近掃描探針。掃描探針顯微技術(shù)的基本操作原理在于:為了獲取樣本空間的“相互作用圖形”，在樣本表面上以納米探針進(jìn)行機(jī)械地掃描，而不同類型的掃描探針顯微鏡的局部探針與樣本表面存在相互作用不同。
[0004]基于不同的掃描探針形式，掃描探針顯微鏡具有不同類型，例如掃描電容顯微鏡(SCM, Scanning Capacitance Microscope)、掃描隧穿顯微鏡(STM, Scanning TunnelingMicroscope)、磁力顯微鏡(MFM,Magnetic Force Microscope)和原子力顯微鏡(AFM,AtomForce Microscope)。掃面探針顯微技術(shù)用于獲取“相互作用圖形”的方式包括:接觸模式、非接觸模式、間歇接觸模式(或敲擊模式)。
[0005]其中，掃描電容顯微鏡能夠在空間分辨率為10納米?15納米的范圍內(nèi)，獲取待測器件內(nèi)的二維摻雜濃度圖形，而且所獲得的摻雜濃度范圍為le15atoms/cm3?le2°atoms/cm3。而且，掃描電容顯微鏡為接觸模式的掃描探針顯微鏡，在成像過程中，需要將探針與待測器件表面接觸，并且在待測器件表面拖動探針進(jìn)行掃描。因此，掃描電容顯微鏡對于待測器件表面形貌的平整度具有較高的要求。
[0006]然而，現(xiàn)有技術(shù)所形成的待測半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面粗糙度較大，不適用于接觸模式的掃描探針顯微鏡檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體檢測結(jié)構(gòu)及形成方法、檢測方法，所形成的半導(dǎo)體檢測結(jié)構(gòu)適用于掃描探針顯微鏡檢測，且能夠使檢測結(jié)果更精確。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體檢測結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:提供襯底，所述襯底表面具有待測器件結(jié)構(gòu)，所述襯底和待測器件結(jié)構(gòu)表面具有介質(zhì)層，所述介質(zhì)層表面具有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、以及用于電隔離所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的絕緣層；采用第一平坦化工藝去除所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和絕緣層，直至暴露出所述介質(zhì)層的第一表面為止；在所述第一平坦化工藝之后，采用粘結(jié)層使介質(zhì)層的第一表面固定于基底表面；在所述介質(zhì)層固定于基底表面之后，去除所述襯底，并暴露出介質(zhì)層的第二表面和待測器件結(jié)構(gòu)表面為止，所述介質(zhì)層的第二表面與待測器件表面齊平，所述介質(zhì)層的第二表面與第一表面相對。
[0009]可選的，所述襯底內(nèi)還具有隔離結(jié)構(gòu)。
[0010]可選的，還包括:在所述第一平坦化工藝之后，所述介質(zhì)層的第一表面固定于基底表面之前，采用第二平坦化工藝對所述襯底、隔離結(jié)構(gòu)和介質(zhì)層進(jìn)行平坦化，以形成第三表面，所述第三表面垂直于襯底表面，且所述第三表面到所述待測器件結(jié)構(gòu)具有預(yù)設(shè)距離，所述第二平坦化工藝以平行于襯底表面的方向、自襯底邊緣向待測器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行平坦化；在所述第二平坦化工藝之后，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成標(biāo)記開口，所述標(biāo)記開口暴露出襯底表面；在去除所述襯底之后，在所述介質(zhì)層的第二表面、隔離結(jié)構(gòu)表面和待測器件表面形成保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋于所述標(biāo)記開口的頂部，使所述標(biāo)記開口內(nèi)部形成空腔；去除所述保護(hù)層和隔離結(jié)構(gòu)，直至暴露出所述標(biāo)記開口和介質(zhì)層的第二表面、以及待測器件表面為止。
[0011]可選的，所述預(yù)設(shè)距離為I微米?5微米。
[0012]可選的，形成所述標(biāo)記開口的工藝為第一聚焦離子束轟擊刻蝕工藝，轟擊離子源為鎵離子源、惰性離子源中的一種或多種，電壓為IkV?30kV。
[0013]可選的，所述保護(hù)層的材料與隔離結(jié)構(gòu)的材料相同。
[0014]可選的，所述保護(hù)層和隔離結(jié)構(gòu)的材料為氧化硅。
[0015]可選的，去除所述保護(hù)層和隔離結(jié)構(gòu)的工藝為第二聚焦離子束轟擊刻蝕工藝，轟擊離子源為鎵離子源、惰性離子源中的一種或多種，電壓為IkV?30kV。
[0016]可選的，所述第二聚焦粒子束轟擊刻蝕工藝的電壓為2kV。
[0017]可選的，在去除所述保護(hù)層和隔離結(jié)構(gòu)之后，對暴露出的介質(zhì)層第二表面和待測器件結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行拋光，以去除介質(zhì)層第二表面和待測器件結(jié)構(gòu)表面的缺陷，所述拋光工工藝的拋光液為水，研磨墊的轉(zhuǎn)速為20rpm?80rpm。
[0018]可選的，所述待測器件結(jié)構(gòu)為柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于襯底表面的柵介質(zhì)層、位于柵介質(zhì)層表面的柵極層、以及位于柵極層和柵介質(zhì)層側(cè)壁表面的側(cè)墻。
[0019]可選的，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括:若干層重疊設(shè)置的導(dǎo)電層、以及位于各層導(dǎo)電層之間并電連接相鄰兩層導(dǎo)電層的導(dǎo)電插塞。
[0020]可選的，所述粘結(jié)層的材料為有機(jī)材料。
[0021]可選的，所述有機(jī)材料為環(huán)氧樹脂或蠟。
[0022]可選的，去除襯底的工藝包括:對所述襯底與介質(zhì)層相對的表面進(jìn)行第三平坦化工藝，使所述襯底的厚度減薄至預(yù)設(shè)厚度；在第三平坦化工藝之后，刻蝕所述襯底直至暴露出介質(zhì)層和待測器件結(jié)構(gòu)表面為止。
[0023]可選的，所述第三平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝；所述刻蝕工藝為濕法刻蝕法工藝，刻蝕液為堿性溶液。
[0024]可選的，所述刻蝕液為膽堿，刻蝕溫度為100攝氏度?200攝氏度，時間為30分鐘?60分鐘。
[0025]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體檢測結(jié)構(gòu)，包括:基板；位于基板表面的粘結(jié)層；位于粘結(jié)層表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的第一表面通過所述粘結(jié)層固定于基板表面；位于所述介質(zhì)層內(nèi)的待測器件結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)層的第二表面暴露出所述待測器件結(jié)構(gòu)的表面，所述待測器件結(jié)構(gòu)表面與介質(zhì)層的第二表面齊平，所述介質(zhì)層的第二表面與第一表面相對。
[0026]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種檢測方法，包括:提供半導(dǎo)體檢測結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體檢測結(jié)構(gòu)包括:基板；位于基板表面的粘結(jié)層；位于粘結(jié)層表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的第一表面通過所述粘結(jié)層固定于基板表面；位于所述介質(zhì)層內(nèi)的待測器件結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)層的第二表面暴露出所述待測器件結(jié)構(gòu)的表面，所述待測器件結(jié)構(gòu)表面與介質(zhì)層的第二表面齊平，所述介質(zhì)層的第二表面與第一表面相對；提供檢測設(shè)備，所述檢測設(shè)備包括探針；使所述探針在所述介質(zhì)層的第二表面和待測器件表面移動，通過所述探針獲取所述待測器件結(jié)構(gòu)內(nèi)的檢測信息。
[0027]可選的，所述檢測設(shè)備為掃描探針顯微鏡；所述檢測信息為待測器件結(jié)構(gòu)內(nèi)部的摻雜離子分布圖像。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0029]本發(fā)明的方法中，在對導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和絕緣層進(jìn)行第一平坦化工藝之后，將介質(zhì)層的第一表面通過粘結(jié)層固定于基板表面，并且去除襯底，以暴露出介質(zhì)層的第二表面和待測器件表面。所述介質(zhì)層的第二表面和介質(zhì)層暴露出的待測器件表面用于作為檢測表面。由于所述介質(zhì)層的第二表面和待測器件表面通過去除襯底暴露出，因此所述介質(zhì)層的第二表面與待測器件表面齊平，即所述介質(zhì)層的第二表面與待測器件表面平坦，能夠避免因采用拋光工藝而造成檢測表面粗糙的問題，使所述介質(zhì)層的第二表面與待測器件表面適用于掃描電容顯微鏡檢測，而且不會造成探針損傷。此外，由于所述介質(zhì)層的第二表面和待測器件表面通過去除襯底而被暴露，避免因拋光工藝難以確定停止位置而使待測器件造成損傷的問題，所述待測器件的形貌和結(jié)構(gòu)完整，能夠使測試結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0030]進(jìn)一步，所述襯底內(nèi)還具有隔離結(jié)構(gòu)，因此在去除襯底之后，還需要去除所述隔離結(jié)構(gòu)，而去除所述隔離結(jié)構(gòu)的工藝為聚焦離子束轟擊刻蝕工藝。具體的，在第一平坦化工藝之后，需要進(jìn)行第二平坦化工藝，使所形成的垂直于襯底表面的第三表面到待測器件結(jié)構(gòu)之間具有預(yù)設(shè)距離，以形成待測樣品，所述待測樣品能夠固定于聚焦離子束轟擊設(shè)備中。將所述待測樣品固定于基底之后，去除所述襯底，并在介質(zhì)層的第二表面、隔離結(jié)構(gòu)表面和待測器件表面形成保護(hù)層；通過同一聚焦粒子束轟擊刻蝕工藝去除所述保護(hù)層和隔離層，能夠形成平整的介質(zhì)層第二表面和待測器件表面。其中，為了精確定義所述聚焦粒子束轟擊刻蝕工藝的停止位置，還需要在第二平坦化工藝之后，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成暴露出襯底表面的標(biāo)記開口，當(dāng)刻蝕保護(hù)層和隔離層至暴露出標(biāo)記開口頂部時，即停止所述刻蝕工藝，因此所暴露出的介質(zhì)層第二表面和待測器件結(jié)構(gòu)表面平坦，且待測器件結(jié)構(gòu)形貌結(jié)構(gòu)完整。
[0031]進(jìn)一步，去除所述保護(hù)層和隔離結(jié)構(gòu)的工藝為第二聚焦離子束轟擊刻蝕工藝，電壓為IkV?30kV。尤其是當(dāng)所述電壓為2kV時，由于所述刻蝕工藝的電壓較小，因此所述第二聚焦離子束轟擊刻蝕工藝對介質(zhì)層第二表面和待測器件結(jié)構(gòu)表面的損傷小，有利于后續(xù)在所述介質(zhì)層第二表面和待測器件結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行檢測。
[0032]進(jìn)一步，在去除所述保護(hù)層和隔離結(jié)構(gòu)之后，對暴露出的介質(zhì)層第二表面和待測器件結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行拋光，所述拋光工藝的拋光液為水，研磨墊的轉(zhuǎn)速為20rpm?80rpm。所述拋光工藝用于介質(zhì)層第二表面和待測器件結(jié)構(gòu)表面的缺陷。其中，所述拋光液為水，而研磨墊的轉(zhuǎn)速較低，因此所述拋光工藝的速率較低，在去除缺陷的同時，不會損傷或減薄介質(zhì)層或待測器件結(jié)構(gòu)。
[0033]進(jìn)一步，去除襯底的工藝包括第三平坦化工藝，在第三平坦化工藝之后，刻蝕所述襯底直至暴