[發明專利]監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法

有效

• 申請號: 200710045744.5
• 申請日: 2007-09-10
• 公開（公告）號: CN101388353A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發明（設計）人: 張文鋒;馬峰;徐亮
• 申請（專利權）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
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 左一平

技術領域

本發明涉及一種半導體制造中的晶圓質量檢測方法，尤其涉及監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法。

背景技術

半導體器件一般是包括一基體及在基體上形成的有源元件，有源元件通常包括柵極、源極和漏極，這些電極通過金屬導電層連接電壓，使得器件在被施加電壓時工作。舉例來說，源極和漏極之間是由絕緣的基體或其他絕緣區域構成，以阻斷電流在隔絕的有源區之間流動，即達到絕緣效果。然而當鄰近的源極和漏極之間的電壓增大到臨界值時，便會發生擊穿，使得絕緣區域的絕緣效果不復存在，更導致半導體器件無法工作。該臨界電壓稱為擊穿電壓(Voltageof?Break?Down，VBD)因此，較高的擊穿電壓是在半導體制造領域所追求的目標。

在半導體制造中，為確保晶圓的擊穿電壓在可接受的范圍，會在晶圓驗收測試(Wafer?Acceptance?Testing，WAT)中進行擊穿電壓的穩定性測試。在0.13um工藝的晶圓制造中，測試結果表明擊穿電壓的穩定性表現難以控制，業界人士將其根源歸結為制造晶圓的密室(Chamber)的問題，然而即便如此，影響擊穿電壓穩定性表現的影響仍然有許多，例如SiH₄-MFC泄漏，密室的泵效率(chamber?pumping?efficiency)，密室制程(Chamber?Process)中的蓮蓬頭(showerhead)，晶圓表面銅殘留等。因此影響擊穿電壓的穩定性表現的確切的關鍵因素仍有待尋找，而改善其表現的方法也無從獲得。

發明內容

鑒于以上問題，本申請的發明人經過大量試驗和分析，發現密室制程中的高頻反射能量與擊穿電壓存在密切關系，由此本發明提出一種監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法，以穩定晶圓制作過程中的擊穿電壓。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法，包括以下步驟：首先，建立一監控系統，該監控系統包括一高頻射頻反射能量-擊穿電壓對應關系表，以及一擊穿電壓規范表，該規范表包括至少一控制閾值；其次，以一高頻射頻系統對密室制程中的晶圓發射高頻射頻信號，并接收其反射能量；再者，將高頻射頻反射能量導出至該監控系統中，并根據該高頻射頻反射能量值和該對應關系表計算擊穿電壓值；以及比較該擊穿電壓值與該規范表中的控制閾值。

上述的監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法中，該對應關系表中的高頻射頻反射能量-擊穿電壓符合如下關系：VBD＝A-K*Ref，其中VBD為擊穿電壓值，Ref為高頻射頻反射能量值，A為幅度系數，K為比例系數。

上述的監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法中，當該擊穿電壓值低于該控制閾值時，監控系統發出警告信號。再者，該控制閾值可對應至少一調整操作，當該擊穿電壓值低于該控制閾值時，執行該控制閾值所對應的調整操作。

本發明另外提出一種監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法，包括以下步驟：首先，建立一監控系統，該監控系統包括一高頻射頻反射能量規范表，該規范表包括至少一控制閾值；其次，以一高頻射頻系統對晶圓發射高頻射頻信號，并接收其反射能量；再者，將高頻射頻反射能量導出至該監控系統中；以及比較該高頻射頻反射能量值與該規范表中的控制閾值。

上述的監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法，還包括預先建立該高頻射頻反射能量規范表，其包括以下步驟：首先，提供一高頻射頻反射能量-擊穿電壓對應關系表和一擊穿電壓規范表；其次，根據該對應關系表和擊穿電壓規范表獲取該高頻射頻反射能量規范表。

上述的監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法中，該高頻射頻反射能量與擊穿電壓的關系符合：Ref＝(A-VBD)/K，其中Ref為高頻射頻反射能量值，VBD為擊穿電壓值，A為幅度系數，K為比例系數。

上述的監測晶圓擊穿電壓穩定性的方法中，當該高頻射頻反射能量值低于該控制閾值時，監控系統發出警告信號。再者，該控制閾值對應至少一調整操作，當該高頻射頻反射能量值低于該控制閾值時，執行該控制閾值所對應的調整操作。

因此，本發明的方法通過檢測和分析密室制程中高頻射頻反射能量值，可以間接的獲知擊穿電壓值的情形，從而及時作出調整，提高制程中擊穿電壓值的穩定性，大大降低產品報廢的風險，從而提高產品的良率。

附圖說明

為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明，其中：

圖1是本發明檢測晶圓在密室中的高頻反射能量的系統示意圖。

圖2是測得的晶圓高頻反射能量的波動示意圖。

圖3是一批晶圓在WAT中的擊穿電壓值的波動示意圖。

圖4是晶圓在密室中的高頻反射能量與在WAT中的擊穿電壓值的關系圖。