CN114975153A - 半导体结构缺陷监测方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体结构缺陷监测方法、装置、计算机设备和存储介质，方法包括：获取半导体结构的图像，所述半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个所述电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口，所述半导体结构的图像包括所述半导体结构顶部暴露出的图形；确定所述电容柱及所述电容支撑结构开口的几何参数；根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷，所述电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位中的至少一种。本发明可以在线监测电容制造缺陷。

Description

半导体结构缺陷监测方法、装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种半导体结构缺陷监测方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

动态随机存取存储器(英文：Dynamic Random Access Memory，简称：DRAM)是一种半导体存储器。存储器中通常包括电容器及晶体管。其中，电容器用以存储数据，晶体管用以控制对电容器中存储的数据的存取。因此，电容是DRAM集成电路制造中必不可少的一个环节。

随着半导体技术的发展，电容的深宽比不断增加，已经达到40以上，使得电容在制造过程中，不可避免地产生各种各样的缺陷，导致DRAM集成电路失效。

传统电容结构缺陷的判定方法为物性失效分析法(英文：Physical FailureAnalysis，简称：PFA)，将DRAM进行切片测量，可直接观察电容结构。但PFA花费时间较久，且是破坏性的，比较浪费晶圆，成本较高。另一种则是在线量测方法，但一般的在线量测方法仅能判断是否有较大的电容孔偏移，量测结果不准确。因此，目前无法在制造过程中准确在线监测电容缺陷及其缺陷类型。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中的无法在制造过程中准确在线监测电容缺陷及其缺陷类型的问题提供一种半导体结构缺陷监测方法、装置、计算机设备和存储介质。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种半导体结构缺陷监测方法，包括：

获取半导体结构的图像，所述半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个所述电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口，所述半导体结构的图像包括所述半导体结构顶部暴露出的图形；

确定所述电容柱及所述电容支撑结构开口的几何参数；

根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷，所述电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述电容缺陷包括蚀刻不足，所述电容支撑结构开口的几何参数包括电容支撑结构开口面积；根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷包括：

确定所述电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积；

确定所述区域面积与所述电容支撑结构开口面积的面积比，并将所述面积比与比例阈值进行比较；

若所述面积比小于所述比例阈值，则判定所述半导体结构存在蚀刻不足的缺陷。

在其中一个实施例中，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

若所述面积比大于或等于所述比例阈值，则判定所述半导体结构不存在蚀刻不足的缺陷。

在其中一个实施例中，所述灰度阈值关联于所述半导体结构的图像中标准电容支撑结构开口的灰度值。

在其中一个实施例中，所述灰度阈值根据不同区域的标准电容支撑结构开口的灰度值获得。

在其中一个实施例中，所述电容缺陷包括电容柱倾斜，确定所述电容柱的几何参数包括：

根据所述电容柱的中心点，拟合椭圆曲线；

计算所述椭圆曲线的椭圆度。

在其中一个实施例中，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷包括：

将所述椭圆度与椭圆度阈值进行比较；

若所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，则判定所述半导体结构存在电容柱倾斜的缺陷。

在其中一个实施例中，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

若所述椭圆度小于或等于所述椭圆度阈值，则判定所述半导体结构不存在电容柱倾斜的缺陷。

在其中一个实施例中，所述电容柱倾斜包括电容柱靠近和电容柱偏离，确定所述电容柱的几何参数还包括：

获取与所述电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离；

根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

将所述距离与距离阈值进行比较；

若所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，且所述距离大于所述距离阈值，则判定所述半导体结构存在电容柱偏离的缺陷；

若所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，且所述距离小于或等于所述距离阈值，则判定所述半导体结构存在电容柱靠近的缺陷。

在其中一个实施例中，所述电容缺陷还包括电容柱错位，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

若所述椭圆度小于或等于所述椭圆度阈值，且所述中心距离在所述距离范围外，则判定所述半导体结构存在电容柱错位的缺陷。

在其中一个实施例中，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

若所述椭圆度小于或等于所述椭圆度阈值，且所述中心距离在所述距离范围内，则判定所述半导体结构不存在电容柱错位的缺陷。

在其中一个实施例中，获取半导体结构的图像，包括：

采用电子显微镜在背散射电子模式下获取所述半导体结构图像。

另一方面，本发明还提供了一种半导体结构缺陷监测装置，包括：

获取模块，用于获取半导体结构的图像，所述半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个所述电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口，所述半导体结构的图像包括所述半导体结构顶部暴露出的图形；

几何参数确定模块，用于确定所述电容柱及所述电容支撑结构开口的几何参数；

缺陷判断模块，用于根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷，所述电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述电容缺陷包括蚀刻不足，所述电容支撑结构开口的几何参数包括电容支撑结构开口面积；所述缺陷判断模块包括：

面积确定单元，用于确定所述电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积；

比例确定比较单元，用于确定所述区域面积与所述电容支撑结构开口面积的面积比，并将所述面积比与比例阈值进行比较；

蚀刻不足判定单元，用于当所述面积比小于所述比例阈值时，判定所述半导体结构存在蚀刻不足的缺陷。

在其中一个实施例中，所述电容缺陷包括电容柱倾斜，所述几何参数确定模块包括：

曲线拟合单元，用于根据所述电容柱的中心点，拟合椭圆曲线；

椭圆度计算单元，用于计算所述椭圆曲线的椭圆度。

在其中一个实施例中，所述缺陷判断模块包括：

椭圆度比较单元，用于将所述椭圆度与椭圆度阈值进行比较；

电容柱倾斜判定单元，用于当所述椭圆度大于所述椭圆度阈值时，判定所述半导体结构存在电容柱倾斜的缺陷。

在其中一个实施例中，所述电容柱倾斜包括电容柱靠近和电容柱偏离，所述几何参数确定模块还包括：

距离获取单元，用于获取与所述电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离；

所述缺陷判断模块还包括：

距离比较单元，用于将所述距离与距离阈值进行比较；

所述电容柱倾斜判定单元，用于当所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，且所述距离大于所述距离阈值时，判定所述半导体结构存在电容柱偏离的缺陷；当所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，且所述距离小于或等于所述距离阈值时，判定所述半导体结构存在电容柱靠近的缺陷。

在其中一个实施例中，所述电容缺陷还包括电容柱错位，所述缺陷判断模块还包括：

电容柱错位判定单元，用于当所述椭圆度小于或等于所述椭圆度阈值，且所述中心距离在所述距离范围外时，判定所述半导体结构存在电容柱错位的缺陷。

又一方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明提供的半导体结构缺陷监测方法的步骤。

又一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明提供的半导体结构缺陷监测方法的步骤。

本发明的半导体结构缺陷监测方法、装置、计算机设备和存储介质具有如下有益效果：

通过获取半导体结构的图像，半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个所述电容值的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口，半导体结构的图像包括半导体结构顶部暴露出的图形，可以根据半导体结构的图像，确定电容柱及电容支撑结构开口的几何参数，进而根据电容柱及电容支撑结构开口的几何参数，确定半导体结构是否存在电容缺陷，电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位中的至少一种，可以在制造过程中准确在线监测电容缺陷及其缺陷类型。这样定性区分缺陷类型，定量收集缺陷数量，有利于发现和解决生产工艺中存在的问题，对指导后续生产具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中提供的半导体结构的剖面图；

图2为一个实施例中提供的半导体结构的俯视图；

图3为一个实施例中提供的蚀刻不足的半导体结构的结构示意图；

图4为一个实施例中提供的电容柱靠近的半导体结构的结构示意图；

图5为一个实施例中提供的电容柱偏离的半导体结构的结构示意图；

图6为一个实施例中提供的电容柱错位的半导体结构的结构示意图；

图7为一个实施例中提供的半导体结构缺陷监测方法的流程图；

图8为一实施例中提供的半导体结构图像的示意图；

图9为一个实施例中提供的半导体结构缺陷监测方法的流程图；

图10为一实施例中提供的半导体结构的部分图像的示意图；

图11为一实施例中提供的半导体结构的部分图像的示意图；

图12为一个实施例中提供的半导体结构缺陷监测方法的流程图；

图13为一个实施例中提供的半导体结构缺陷监测方法的流程图；

图14为一个实施例中提供的半导体结构缺陷监测方法的流程图；

图15为一个实施例中提供的半导体结构缺陷监测装置的结构框图；

图16为一个实施例中提供的计算机设备的内部结构图。

附图标记说明：

100、半导体结构；10、电容柱；20-电容支撑结构；30、电容支撑结构开口；40、衬底。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺杂类型可以为P型。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白，当术语“组成”和/或“包括”在该说明书中使用时，可以确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。同时，在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例，这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本发明的范围。

本申请实施例提供的半导体结构缺陷监测方法，可以应用于如图1和图2所示的应用环境中。图1为一个实施例中提供的半导体结构的剖面图，图2为一个实施例中提供的半导体结构的俯视图。如图1和图2所示，半导体结构100包括多个间隔排布的电容柱10、连接多个电容柱10的电容支撑结构20和至少一个电容支撑结构开口30。多个电容柱10设置在衬底40上，每个电容支撑结构开口30位于多个电容柱10之间，多个电容柱10围绕对应的电容支撑结构开口30设置。

在理想情况下，电容支撑结构开口30内没有残留物，电容柱10垂直设置在衬底40上，且相邻电容柱10之间的距离在设定范围内。在实际应用中，电容柱的深宽比高达四十以上，可能会出现以下三种缺陷：

第一，出现蚀刻不足的缺陷，导致电容支撑结构开口30内存在残留物。如图3所示，圆圈处的电容支撑结构开口30内存在明显高于正常位置平面的残留物。

第二，出现电容柱倾斜的缺陷，导致电容柱10的顶部与底部的中心不重合。如图4所示，圆圈处的一个电容柱10的顶部靠近另一个电容柱10的顶部，此时这个电容柱10的顶部与底部的中心不重合，并且两个电容柱10的中心之间的距离远小于正常距离，出现电容柱靠近的缺陷。如图5所示，圆圈处的一个电容柱10的顶部远离另一个电容柱10的顶部，此时这个电容柱10的顶部与底部的中心也不重合，但是两个电容柱10的中心之间的距离远大于正常距离，出现电容柱偏离的缺陷。电容柱偏离的缺陷和电容柱靠近的缺陷都属于电容柱倾斜的缺陷。

第三，出现电容柱错位的缺陷，导致两个电容柱10的中心之间的距离远小于正常距离，或者两个电容柱10的中心之间的距离远大于正常距离。此时电容柱10的顶部与底部的中心是重合的，即电容柱10垂直设置在衬底40上。如图6所示，圆圈处的三个电容柱10垂直设置在衬底40上，左边两个电容柱10的中心之间的距离远小于正常距离，右边两个电容柱10的中心之间的距离远大于正常距离。

其中，半导体结构可以但不限于是DRAM集成电路。电容柱出现上述三种缺陷中的至少一种，都有可能导致DRAM集成电路失效，需要在制造过程中在线监测电容缺陷及其缺陷类型，以利于解决生产工艺中存在的问题。

请参阅图7，本发明提供一种半导体结构缺陷监测方法，以该方法对图1-图6中的半导体结构进行缺陷监测为例进行说明，包括如下步骤：

步骤S702，获取半导体结构的图像。

其中，半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口。半导体结构的图像包括半导体结构顶部暴露出的图形。

步骤S704，确定电容柱及电容支撑结构开口的几何参数。

步骤S706，根据几何参数，确定半导体结构是否存在电容缺陷。

其中，电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位中的至少一种。

上述半导体结构缺陷监测方法，通过获取半导体结构的图像，半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个电容值的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口，半导体结构的图像包括半导体结构顶部暴露出的图形，可以根据半导体结构的图像，确定电容柱及电容支撑结构开口的几何参数，进而根据电容柱及电容支撑结构开口的几何参数，确定半导体结构是否存在电容缺陷，电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位中的至少一种，可以在制造过程中准确在线监测电容缺陷及其缺陷类型。这样定性区分缺陷类型，定量收集缺陷数量，有利于发现和解决生产工艺中存在的问题，对指导后续生产具有重要意义。

在一个实施例中，步骤S702包括：采用电子显微镜在背散射电子模式下获取半导体结构图像。

具体地，将扫描电子显微镜(英文：scanning electron microscope，简称：SEM)设置在半导体结构的上方，拍摄半导体结构的图像。其中，扫描电子显微镜是一种介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种观察手段。其利用聚焦的很窄的高能电子束来扫描样品，通过光束与物质间的相互作用，来激发各种物理信息，对这些信息收集、放大、再成像以达到对物质微观形貌表征的目的。

例如，电子束量测系统PRO Vision 2E设置在高电压模式，在一个视场角(英文：field of view，简称：FOV)下对半导体结构拍摄背散射电子成像(英文简称：BSE)模式的图像。其中，背散射电子是被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子，包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。背散射电子的能量很高，有相当部分接近入射电子能量E0，在试样中产生的范围大，成像的分辨率低。

图8为一实施例中提供的BSE模式的SEM获取的半导体结构图像的示意图。根据半导体结构图像各个区域对应的灰度级进行识别，如图8所示，半导体结构图像中包含多个电容柱10，连接多个电容柱10的电容支撑结构20和多个电容支撑结构开口30。每个电容支撑结构开口30位于多个电容柱10之间，多个电容柱10围绕对应的电容支撑结构开口30设置。

在上述实施例中，采用电子显微镜在背散射电子模式下获取半导体结构图像，基于获取的半导体图像可以确定电容柱及电容支撑结构开口的几何参数，进而确定导体结构是否存在电容缺陷，实现电容制造缺陷的在线监测。

请参阅图9，在一个实施例中，电容缺陷包括蚀刻不足，电容支撑结构开口的几何参数包括电容支撑结构开口面积，该方法具体包括如下步骤：

步骤S902，获取半导体结构的图像。

其中，半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口。半导体结构的图像包括半导体结构顶部暴露出的图形。

步骤S904，确定电容支撑结构开口面积。

具体地，步骤S904包括：对半导体结构的图像进行图像识别，确定电容柱、以及电容支撑结构开口的轮廓；根据电容柱、以及电容支撑结构开口的轮廓在半导体结构的图像中的分布位置，确定电容支撑结构开口面积。

示例性地，电容支撑结构开口面积为电容支撑结构开口及其邻接的电容柱的整体面积。

步骤S906，确定电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积。

其中，灰度阈值是介于蚀刻不足和蚀刻充足之间的灰度值。当电容支撑结构开口的灰度值大于灰度阈值，则判定蚀刻不足；当电容支撑结构开口的灰度值小于灰度阈值，则判定蚀刻充足。在实际应用中，蚀刻残留物可能分布在电容支撑结构开口的部分或全部区域内，确定电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积，可以得到电容支撑结构开口中残留物未覆盖的区域。

具体地，步骤S906包括：对半导体结构的图像进行图像识别，确定电容支撑结构开口的轮廓；根据电容支撑结构开口的轮廓在半导体结构中的分布位置，确定电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积。

步骤S908，确定区域面积与电容支撑结构开口面积的面积比，并将面积比与比例阈值进行比较。

步骤S910，若面积比小于比例阈值，则判定半导体结构存在蚀刻不足的缺陷。

图10为一实施例中提供的半导体结构的部分图像的示意图。如图10所示，半导体结构的部分图像中包括一个完整的电容支撑结构开口30、以及围绕这个电容支撑结构开口30设置的多个电容柱10。电容支撑结构开口30中灰度值小于灰度阈值的区域面积，与电容支撑结构开口30面积的面积比较小，半导体结构存在蚀刻不足的缺陷。

步骤S912，若面积比大于或等于比例阈值，则判定半导体结构不存在蚀刻不足的缺陷。

图11为另一实施例中提供的半导体结构的部分图像的示意图。如图11所示，半导体结构的部分图像中包括一个完整的电容支撑结构开口30、以及围绕这个电容支撑结构开口30设置的多个电容柱10。电容支撑结构开口30中灰度值小于灰度阈值的区域面积，与电容支撑结构开口30面积的面积比较大，半导体结构不存在蚀刻不足的缺陷。

在本实施例中，通过执行步骤S906、步骤S908、步骤S910和步骤S912实现步骤S706。

在上述实施例中，基于计量的检查方法(英文：metrology based inspectionMBI)判定半导体结构是否存在蚀刻不足的缺陷，可以利用半导体图像识别半导体结构蚀刻不足的缺陷，并且根据电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积，与电容支撑结构开口面积的面积比进行判断，面积比越大，出现刻蚀不足的可能性越小，将面积比小于比例阈值的判定为刻蚀不足，不会受到拍摄距离等因素造成半导体结构图像中电容支撑结构开口等大小不同的影响，判断结构的准确性较高。

示例性地，灰度阈值关联于半导体结构的图像中标准电容支撑结构开口的灰度值。

其中，标准电容支撑结构开口是半导体结构中没有残留物的电容支撑结构开口，如图3中非圆圈处的电容支撑结构开口。具体地，可以拍摄包括标准电容支撑结构开口的半导体结构图像，并根据这个半导体结构图像得到标准电容支撑结构开口的灰度值，确定灰度阈值，如将这个半导体结构图像得到标准电容支撑结构开口的灰度值对应的工艺卡控一个灰度级阈值，作为灰度阈值。

在实际应用中，半导体结构图像中包含大量的电容支撑结构开口，其中大部分电容支撑结构开口中没有残留物，因此可以统计半导体结构图像中电容支撑结构开口的灰度级分布情况，将大部分电容支撑结构开口的灰度级确定为灰度阈值。

示例性地，灰度阈值根据不同区域的标准电容支撑结构开口的灰度值获得。

其中，区域可以包括但不限于半导体结构的中心区域和边缘区域。具体地，先对不同区域的标准电容支撑结构开口的灰度值计算平均值，再根据平均值确定灰度阈值，以兼顾不同区域的标准电容支撑结构开口的灰度值之间的差异。

请参阅图12，在一个实施例中，电容缺陷包括电容柱倾斜，电容柱的几何参数包括电容柱的椭圆度，该方法具体包括如下步骤：

步骤S1202，获取半导体结构的图像。

其中，半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口。半导体结构的图像包括半导体结构顶部暴露出的图形。

步骤S1204，根据电容柱的中心点，拟合椭圆曲线。

具体地，步骤S1204包括：对半导体结构的图像进行图像识别，确定电容柱的轮廓和电容柱的中心点；以电容柱的中心点为中心，拟合包围电容柱轮廓的最小椭圆曲线。

步骤S1206，计算椭圆曲线的椭圆度。

步骤S1208，将椭圆度与椭圆度阈值进行比较。

步骤S1210，若椭圆度大于椭圆度阈值，则判定半导体结构存在电容柱倾斜的缺陷。

步骤S1212，若椭圆度小于或等于椭圆度阈值，则判定半导体结构不存在电容柱倾斜的缺陷。

在本实施例中，通过执行步骤S1204和步骤S1206实现步骤S704，通过执行步骤S1208、步骤S1210和步骤S1212实现步骤S706。

在上述实施例中，利用半导体结构的图像计算电容柱的椭圆度，可以根据电容柱的椭圆度识别电容柱倾斜的缺陷。电容柱理论上是圆形的，实际中考虑到工艺波动，电容柱可能是椭圆形的。以椭圆形的椭圆度进行表征，如果电容柱倾斜，则半导体结构图像中的电容柱会出现拖尾，椭圆形的椭圆度超过工艺卡控的规格线，说明电容柱的顶部和底部的中心不重合，此时判定半导体结构存在电容柱倾斜的缺陷，判定结果更贴合实际情况。

示例性地，电容柱倾斜包括电容柱靠近和电容柱偏离，电容柱的几何参数还包括与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离，步骤S704还包括：获取与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离。

具体地，获取与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离，包括：对半导体结构的图像进行图像识别，确定与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点在半导体结构的图像中的分布位置；根据与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点在半导体结构的图像中的分布位置，确定与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离。

相应地，步骤S1210包括：若电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离大于距离阈值，则判定半导体结构存在电容柱偏离的缺陷；若电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离小于或等于距离阈值，则判定半导体结构存在电容柱靠近的缺陷。

在上述实施例中，在判定半导体结构存在电容柱倾斜的缺陷的基础上，再次利用半导体结构的图像，获取与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离。如果这个距离大于距离阈值，则判定半导体结构的电容柱倾斜具体为电容柱偏离；如果这个距离小于或等于距离阈值，则判定半导体结构的电容柱倾斜具体为电容柱靠近。

请参阅图13，在一个实施例中，电容缺陷包括电容柱错位，电容柱的几何参数包括电容柱的椭圆度、以及与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离，该方法具体包括如下步骤：

步骤1302：获取半导体结构的图像。

其中，半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口。半导体结构的图像包括半导体结构顶部暴露出的图形。

步骤S1304，根据电容柱的中心点，拟合椭圆曲线，并计算椭圆曲线的椭圆度。

步骤S1306，获取与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离。

步骤S1308，若椭圆度小于或等于椭圆度阈值，且与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离在距离范围外，则判定半导体结构存在电容柱错位的缺陷。

步骤S1310，若椭圆度小于或等于椭圆度阈值，且与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离在距离范围内，则判定半导体结构不存在电容柱错位的缺陷。

在本实施例中，通过执行步骤S1304和步骤S1306实现步骤S704，通过执行步骤S1308、步骤S1310和步骤S1312实现步骤S706。

在上述实施例中，如果椭圆形的椭圆度在工艺卡控的规格线以内，说明电容柱的顶部和底部的中心重合，此时半导体结构不存在电容柱倾斜的缺陷。进一步获取与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离，如果与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离在距离范围外，则判定半导体结构存在电容柱错位的缺陷；如果与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离在距离范围内，则判定半导体结构不存在电容柱错位的缺陷。

请参阅图14，在一个实施例中，电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位，该方法具体包括如下步骤：

步骤1402：获取半导体结构的图像。

其中，半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口。半导体结构的图像包括半导体结构顶部暴露出的图形。

步骤S1404，确定电容支撑结构开口面积。

步骤S1406，确定电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积。

步骤S1408，确定区域面积与电容支撑结构开口面积的面积比，并将面积比与比例阈值进行比较。

步骤S1410，若面积比小于比例阈值，则判定半导体结构存在蚀刻不足的缺陷。

步骤S1412，根据电容柱的中心点，拟合椭圆曲线，并计算椭圆曲线的椭圆度。

步骤S1414，获取与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离。

步骤S1416，若椭圆度大于椭圆度阈值，且电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离大于距离阈值，则判定半导体结构存在电容柱偏离的缺陷。

步骤S1418，若椭圆度大于椭圆度阈值，且电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离小于或等于距离阈值，则判定半导体结构存在电容柱靠近的缺陷。

步骤S1420，若椭圆度小于或等于椭圆度阈值，且与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离在距离范围外，则判定半导体结构存在电容柱错位的缺陷。

步骤S1422，若面积比大于或等于比例阈值，且椭圆度小于或等于椭圆度阈值，且与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离在距离范围内，则判定半导体结构不存在电容缺陷。

具体地，判断结果可以下表一所示：

表一电容缺陷的判断结果

编号	蚀刻不足	椭圆度	电容中心点距离	电容缺陷
					1	无缺陷	正常	正常	无缺陷
2	无缺陷	正常	不良	电容柱错位
					3	无缺陷	不良	小于阈值	电容柱靠近
4	无缺陷	不良	大于阈值	电容柱偏离
					5	不良	正常	正常	蚀刻不足
6	不良	正常	不良	蚀刻不足+电容柱错位
					7	不良	不良	小于阈值	蚀刻不足+电容柱靠近
8	不良	不良	大于阈值	蚀刻不足+电容柱偏离

在一个实施例中，该方法还包括：将判定结果上传至统计过程控制系统(英文简称：SPC chart system)。

具体地，在量测机台设定将判定结果上传，以便进行在线监测。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的半导体结构缺陷监测方法的半导体结构缺陷监测装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个半导体结构缺陷监测装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于半导体结构缺陷监测方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图15所示，提供了一种半导体结构缺陷监测装置1500，包括：获取模块1501、几何参数确定模块1502和缺陷判断模块1503，其中：

获取模块1501，用于获取半导体结构的图像，半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口，半导体结构的图像包括半导体结构顶部暴露出的图形。

几何参数确定模块1502，用于确定电容柱及电容支撑结构开口的几何参数。

缺陷判断模块1503，用于根据几何参数，确定半导体结构是否存在电容缺陷，电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位中的至少一种。

在一个实施例中，电容缺陷包括蚀刻不足，电容支撑结构开口的几何参数包括电容支撑结构开口面积。缺陷判断模块1503包括面积确定单元、比例确定比较单元和蚀刻不足判定单元。

面积确定单元，用于确定电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积。

比例确定比较单元，用于确定区域面积与电容支撑结构开口面积的面积比，并将面积比与比例阈值进行比较。

蚀刻不足判定单元，用于当面积比小于比例阈值时，判定半导体结构存在蚀刻不足的缺陷。

示例性地，蚀刻不足判定单元还用于，当面积比大于或等于比例阈值时，判定半导体结构不存在蚀刻不足的缺陷。

示例性地，灰度阈值关联于半导体结构的图像中标准电容支撑结构开口的灰度值。

示例性地，灰度阈值根据不同区域的标准电容支撑结构开口的灰度值获得。

在一个实施例中，电容缺陷包括电容柱倾斜，几何参数确定模块1502包括曲线拟合单元和椭圆度计算单元。

曲线拟合单元，用于根据电容柱的中心点，拟合椭圆曲线。

椭圆度计算单元，用于计算椭圆曲线的椭圆度。

示例性地，缺陷判断模块1503包括椭圆度比较单元和电容柱倾斜判定单元。

椭圆度比较单元，用于将椭圆度与椭圆度阈值进行比较。

电容柱倾斜判定单元，用于当椭圆度大于椭圆度阈值时，判定半导体结构存在电容柱倾斜的缺陷。

示例性地，电容柱倾斜判定单元还用于，当椭圆度小于或等于椭圆度阈值时，判定半导体结构不存在电容柱倾斜的缺陷。

示例性地，电容柱倾斜包括电容柱靠近和电容柱偏离，几何参数确定模块1502还包括距离获取单元。

距离获取单元，用于获取与电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离。

缺陷判断模块还包括距离比较单元。

距离比较单元，用于将距离与距离阈值进行比较。

电容柱倾斜判定单元用于，当椭圆度大于椭圆度阈值，且距离大于距离阈值时，判定半导体结构存在电容柱偏离的缺陷；当椭圆度大于椭圆度阈值，且距离小于或等于距离阈值时，判定半导体结构存在电容柱靠近的缺陷。

示例性地，电容缺陷还包括电容柱错位，缺陷判断模块1503还包括电容柱错位判定单元。

电容柱错位判定单元，用于当椭圆度小于或等于椭圆度阈值，且距离在距离范围外时，判定半导体结构存在电容柱错位的缺陷。

示例性地，电容柱错位判定单元还用于当椭圆度小于或等于椭圆度阈值，且距离在距离范围内时，判定半导体结构不存在电容柱错位的缺陷。

在一个实施例中，获取模块1501用于，采用电子显微镜在背散射电子模式下获取半导体结构图像。

上述半导体结构缺陷监测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图16所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种半导体结构缺陷监测方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图16中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magneto-resistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种半导体结构缺陷监测方法，其特征在于，包括：

获取半导体结构的图像，所述半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个所述电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口，所述半导体结构的图像包括所述半导体结构顶部暴露出的图形；

确定所述电容柱及所述电容支撑结构开口的几何参数；

根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷，所述电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电容缺陷包括蚀刻不足，所述电容支撑结构开口的几何参数包括电容支撑结构开口面积；根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷包括：

确定所述电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积；

确定所述区域面积与所述电容支撑结构开口面积的面积比，并将所述面积比与比例阈值进行比较；

若所述面积比小于所述比例阈值，则判定所述半导体结构存在蚀刻不足的缺陷。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

若所述面积比大于或等于所述比例阈值，则判定所述半导体结构不存在蚀刻不足的缺陷。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述灰度阈值关联于所述半导体结构的图像中标准电容支撑结构开口的灰度值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述灰度阈值根据不同区域的标准电容支撑结构开口的灰度值获得。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电容缺陷包括电容柱倾斜，确定所述电容柱的几何参数包括：

根据所述电容柱的中心点，拟合椭圆曲线；

计算所述椭圆曲线的椭圆度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷包括：

将所述椭圆度与椭圆度阈值进行比较；

若所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，则判定所述半导体结构存在电容柱倾斜的缺陷。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

若所述椭圆度小于或等于所述椭圆度阈值，则判定所述半导体结构不存在电容柱倾斜的缺陷。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电容柱倾斜包括电容柱靠近和电容柱偏离，确定所述电容柱的几何参数还包括：

获取与所述电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离；

根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

将所述距离与距离阈值进行比较；

若所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，且所述距离大于所述距离阈值，则判定所述半导体结构存在电容柱偏离的缺陷；

若所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，且所述距离小于或等于所述距离阈值，则判定所述半导体结构存在电容柱靠近的缺陷。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电容缺陷还包括电容柱错位，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

若所述椭圆度小于或等于所述椭圆度阈值，且所述距离在所述距离范围外，则判定所述半导体结构存在电容柱错位的缺陷。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷还包括：

若所述椭圆度小于或等于所述椭圆度阈值，且所述距离在所述距离范围内，则判定所述半导体结构不存在电容柱错位的缺陷。

12.根据权利要求1-11任一项所述的方法，其特征在于，获取半导体结构的图像，包括：

采用电子显微镜在背散射电子模式下获取所述半导体结构图像。

13.一种半导体结构缺陷监测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取半导体结构的图像，所述半导体结构包括多个间隔排布的电容柱、连接多个所述电容柱的电容支撑结构和至少一个电容支撑结构开口，所述半导体结构的图像包括所述半导体结构顶部暴露出的图形；

几何参数确定模块，用于确定所述电容柱及所述电容支撑结构开口的几何参数；

缺陷判断模块，用于根据所述几何参数，确定所述半导体结构是否存在电容缺陷，所述电容缺陷包括蚀刻不足、电容柱倾斜及电容柱错位中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述电容缺陷包括蚀刻不足，所述电容支撑结构开口的几何参数包括电容支撑结构开口面积；所述缺陷判断模块包括：

面积确定单元，用于确定所述电容支撑结构开口中灰度值小于灰度阈值的区域面积；

比例确定比较单元，用于确定所述区域面积与所述电容支撑结构开口面积的面积比，并将所述面积比与比例阈值进行比较；

蚀刻不足判定单元，用于当所述面积比小于所述比例阈值时，判定所述半导体结构存在蚀刻不足的缺陷。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述电容缺陷包括电容柱倾斜，所述几何参数确定模块包括：

曲线拟合单元，用于根据所述电容柱的中心点，拟合椭圆曲线；

椭圆度计算单元，用于计算所述椭圆曲线的椭圆度。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述缺陷判断模块包括：

椭圆度比较单元，用于将所述椭圆度与椭圆度阈值进行比较；

电容柱倾斜判定单元，用于当所述椭圆度大于所述椭圆度阈值时，判定所述半导体结构存在电容柱倾斜的缺陷。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述电容柱倾斜包括电容柱靠近和电容柱偏离，所述几何参数确定模块还包括：

距离获取单元，用于获取与所述电容支撑结构开口邻接的两个电容柱的中心点之间的距离；

所述缺陷判断模块还包括：

距离比较单元，用于将所述距离与距离阈值进行比较；

所述电容柱倾斜判定单元，用于当所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，且所述距离大于所述距离阈值时，判定所述半导体结构存在电容柱偏离的缺陷；当所述椭圆度大于所述椭圆度阈值，且所述距离小于或等于所述距离阈值时，判定所述半导体结构存在电容柱靠近的缺陷。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述电容缺陷还包括电容柱错位，所述缺陷判断模块还包括：

电容柱错位判定单元，用于当所述椭圆度小于或等于所述椭圆度阈值，且所述中心距离在所述距离范围外时，判定所述半导体结构存在电容柱错位的缺陷。

19.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-12任意一项所述方法的步骤。

20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-12任意一项所述方法的步骤。

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