[發(fā)明專利]評估柵極介質(zhì)層電性參數(shù)及形成柵極介質(zhì)層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610116856.0
• 申請日: 2006-09-30
• 公開（公告）號: CN101154608A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉云珍;何永根;郭佳衢
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/283;H01L21/31;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種評估柵極介質(zhì)層電性參數(shù)及形成柵極介質(zhì)層的方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展需要在有限的面積上集成更多的器件，相應(yīng)的器件的尺寸就需要減小。借助于先進的光刻技術(shù)，例如193nm，157nm以及浸潤式曝光技術(shù)，代表半導(dǎo)體工藝水準的柵極長度已經(jīng)能夠做到90nm，甚至是65nm。施加在柵極上的開啟電壓逐漸變小，相應(yīng)地，柵極介質(zhì)層的厚度也越來越薄，以增加器件的響應(yīng)速度。特別地，對于現(xiàn)在90nm及其以下的半導(dǎo)體工藝，柵氧的厚度已經(jīng)減小到5nm甚至更小。專利申請?zhí)枮?00510091367.X的中國專利公開了一種柵氧化膜的制造方法。由于柵極介質(zhì)層對器件的漏電流，擊穿電壓，載流子遷移率、器件的壽命等參數(shù)有很大的影響，如何對形成的柵極介質(zhì)層的電性參數(shù)進行在線評估是工藝人員不得不考慮的問題。

現(xiàn)有對柵極介質(zhì)層電性參數(shù)、可靠性能的檢測是在器件完成制造后進行的。圖1為現(xiàn)有一種對柵極介質(zhì)層電性參數(shù)評估的流程圖。如圖1所示，首先提供一半導(dǎo)體基底(S100)；在所述半導(dǎo)體基底上形成柵極介質(zhì)層(S120)；然后繼續(xù)后續(xù)工藝完成器件制造并進行電性參數(shù)測試(S130)；判斷電性是否滿足要求(S140)；若滿足，對器件進行封裝工藝(S160)，若不滿足，調(diào)整形成柵極介質(zhì)層的工藝參數(shù)(S150)，并重新在另外的基底上形成柵極介質(zhì)層，重復(fù)上述步驟。器件的漏電流，擊穿電壓，載流子遷移率、器件的壽命等電性參數(shù)在器件制造完成后才能夠通過測試得知，也就是說，前段工藝中形成的柵極介質(zhì)層的電性參數(shù)需要整個器件完成制造后才能夠得知，工藝人員無法在柵極介質(zhì)層形成后馬上得知介質(zhì)層電性的參數(shù)從而不能對工藝參數(shù)進行調(diào)整以得到滿足電性要求的介質(zhì)膜層，而不得不等待到器件完成制造后(大約2至3個月)才能依據(jù)芯片可接受測試的結(jié)果來評估柵極介質(zhì)層的質(zhì)量。這樣，不但浪費時間，延長了形成柵極介質(zhì)層時工藝參數(shù)調(diào)整的時間；另外對于那些不滿足電性參數(shù)要求的介質(zhì)層也不得不進行后序工藝直到器件完成制造，浪費了大量的工藝源材料，提高了成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種評估柵極介質(zhì)層的方法，以解決現(xiàn)有無法對柵極介質(zhì)層電性參數(shù)進行在線評估的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明提供的一種評估柵極介質(zhì)層電性參數(shù)的方法，包括：測量柵極介質(zhì)層的膜層物理特性參數(shù)與所述柵極介質(zhì)層形成的器件的電性參數(shù)；擬合所述物理特性參數(shù)與電性參數(shù)之間的相關(guān)曲線并計算相關(guān)系數(shù)；找出與電性參數(shù)相關(guān)系較大的物理特性參數(shù)；在線測量柵極介質(zhì)層物理特性參數(shù)；通過與電性參數(shù)相關(guān)系數(shù)較大的物理特性參數(shù)預(yù)估電性參數(shù)。

所述柵極介質(zhì)層可以是氧化硅、氮氧硅化合物、碳氧硅化合物中的一種或其組合。

所述物理特性參數(shù)包括厚度、應(yīng)力、折反射率、表面電荷密度、表面電壓、電壓電容特性。

所述測量物理特性參數(shù)的方法包括COS測試法，C-V測試法中的一種或其組合。

所述電性參數(shù)包括載流子遷移率、漏電流、擊穿電壓。

所述對電性參數(shù)測量包括晶片可接受測試、良率測試。

所述擬合方法為線性擬合。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用所述評估柵極介質(zhì)層電性參數(shù)的方法形成柵極介質(zhì)層的方法，包括：測量柵極介質(zhì)層的膜層物理特性參數(shù)和所述柵極介質(zhì)層形成的器件的電性參數(shù)；擬合所述物理特性參數(shù)與電性參數(shù)之間的相關(guān)曲線并計算相關(guān)系數(shù)；找出與電性參數(shù)相關(guān)系較大的物理特性參數(shù)；在線測量柵極介質(zhì)層物理特性參數(shù)；通過與電性參數(shù)相關(guān)系數(shù)較大的物理特性參數(shù)預(yù)估電性參數(shù)；找出滿足電性參數(shù)要求的物理特性參數(shù)的范圍；通過調(diào)整工藝參數(shù)形成滿足物理特性參數(shù)范圍要求的柵極介質(zhì)層。

所述工藝參數(shù)為氧化或沉積的工藝參數(shù)。

所述工藝參數(shù)包括溫度、氣體流量、壓力、射頻源功率、時間中的一種或組合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：本發(fā)明提供一種在線評估柵極介質(zhì)層的方法，本方法通過柵極介質(zhì)層的物理特性參數(shù)和電性參數(shù)之間的相關(guān)性來在線對柵極介質(zhì)層的電性參數(shù)進行預(yù)估，可以在形成柵極介質(zhì)層后馬上就可以預(yù)知該柵極介質(zhì)層的膜層質(zhì)量是否滿足器件電性的要求，對于新產(chǎn)品的研發(fā)可以減少研發(fā)周期，對于生產(chǎn)線上量產(chǎn)的產(chǎn)品可以通過在線的膜層物理特性檢測揀選不符合質(zhì)量要求的膜層，將該晶片報廢，不必再對其進行后續(xù)工藝，節(jié)省成本。

應(yīng)用本評估柵極介質(zhì)層的方法形成柵極介質(zhì)層可以及時調(diào)整工藝參數(shù)使形成的柵極介質(zhì)層的電性參數(shù)滿足要求，提高了工藝控制能力和器件的電性穩(wěn)定性和可靠性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有一種評估柵極介質(zhì)層電性參數(shù)方法的流程圖；