[發(fā)明專利]測(cè)量半球形顆粒多晶硅層厚度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710094460.5
• 申請(qǐng)日: 2007-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN101459094A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范建國(guó);蔡丹華;季峰強(qiáng);劉培芳;董智剛;徐皓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66;G01B11/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李 麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的測(cè)量，尤其涉及測(cè)量半球形顆粒多晶硅層厚度的方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路制作工藝中半導(dǎo)體器件的集成度不斷增加，隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的密度也越來越高，電容器在隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元所能利用的面積就越小。為了在電容器的面積減小的同時(shí)，仍能維持可靠的性能，因此在電容器所占的面積縮小的同時(shí)，仍能維持每個(gè)電容器的電容量是很重要的。為了提高電容器的電容量，理論上可從以下幾個(gè)方向著手：(1)增加儲(chǔ)存電極的表面積，(2)提高介電層的介電常數(shù)，(3)減小介電層的厚度。近來，還發(fā)展出三維空間的電容器結(jié)構(gòu)用以增加存儲(chǔ)單元電容量，例如：雙疊式結(jié)構(gòu)，鰭狀結(jié)構(gòu)，分散堆疊式結(jié)構(gòu)或皇冠型結(jié)構(gòu)等。此外，在使用多晶硅存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)時(shí)，借助于在此多晶硅層之上形成半球形顆粒多晶硅層(HSG)，也可以增加電容量。

半球形顆粒多晶硅層的生長(zhǎng)原理為：在半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)厚度為800埃～1200埃的氧化硅層；然后在氧化硅層上依次生長(zhǎng)磷摻雜的非晶硅層和非摻雜的非晶硅層；然后，在非摻雜的非晶硅層表面植入多晶硅晶粒；進(jìn)行退火步驟，多晶硅晶粒消耗掉部分非摻雜的非晶硅層，聚積形成半球形顆粒多晶硅層。

現(xiàn)有在隨機(jī)存儲(chǔ)器單元中形成半球形顆粒多晶硅層的制作工藝，如圖1所示，在半導(dǎo)體襯底21上依次形成隔離溝槽22、柵介質(zhì)層23、柵極結(jié)構(gòu)24、位于半導(dǎo)體襯底21中的柵極結(jié)構(gòu)24兩側(cè)的源極26a和漏極26b，其中柵極結(jié)構(gòu)24、源極26a和漏極26b構(gòu)成MOS晶體管；在隔離溝槽22、柵介質(zhì)層23及MOS晶體管上形成第一層間介電層27，用于半導(dǎo)體器件的縱向隔離。

如圖2所示，在第一層間介電層27和柵介質(zhì)層23中對(duì)著MOS晶體管的源極26a或者漏極26b位置形成通孔27a；在第一層間介電層27上形成導(dǎo)電層28，且導(dǎo)電層28填充滿通孔27a；對(duì)導(dǎo)電層28進(jìn)行平坦化至露出第一層間介電層27。

如圖3所示，在第一層間介電層27上形成第二層間介電層29，在對(duì)著第一層間介電層27中的通孔27a位置形成第一開口29a，所述第一開口29a暴露出第一層間介電層27的通孔27a及通孔27a中填充的導(dǎo)電層28。

參照?qǐng)D4，在第一開口29a內(nèi)側(cè)形成半球形顆粒多晶硅層30b和多晶硅層30a，作為電容器的第一電極。所述多晶硅層30a通過通孔27a中填充的導(dǎo)電層28與MOS晶體管的源極26a相電連接。形成所述半球形顆粒多晶硅層30b的目的為增大電容器的第一電極與后續(xù)形成的介質(zhì)層之間的接觸面積，增大電容器的電容。

參照?qǐng)D5，將帶有半球形顆粒多晶硅層30b的半導(dǎo)體襯底21放入膜層反射率測(cè)量?jī)x中，通過測(cè)量光線在半球形顆粒多晶硅層30b入射表面34的入射角θ₁以及光線經(jīng)過入射表面34后，進(jìn)入半球形顆粒多晶硅層30b內(nèi)的折射角θ₂；然后通過公式：