[發(fā)明專利]一種FinFET鰭片摻雜濃度分布的測量方法和測量樣品制備方法

有效

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• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN105092324B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 居建華;張帥
• 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: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/32;G01N23/22;H01L21/02;H01L21/66
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所11336
• 代理人: 董巍,高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體制造工藝，具體而言涉及一種FinFET鰭片摻雜濃度分布的測量方法和測量樣品制備方法。

背景技術(shù)

對于平面晶體管而言，通常采用二次離子質(zhì)譜(SIMS)來分析得到硅片的從表面垂直向下的面積在50平方微米范圍內(nèi)的摻雜離子濃度分布。對于FinFET晶體管而言，其鰭片(Fin)作為晶體管的溝道，屬于三維立體結(jié)構(gòu)，單獨采用二次離子質(zhì)譜來分析得到鰭片的從頂部到底部的摻雜離子濃度分布是不可行的。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，在一個實施例中，本發(fā)明提供一種FinFET鰭片摻雜濃度分布的測量樣品制備方法，包括：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成多個鰭片，在所述鰭片的頂部形成有硬掩膜層；形成襯墊氧化物層，以覆蓋所述半導體襯底的表面、所述鰭片的側(cè)壁以及所述硬掩膜層的側(cè)壁和頂部；在所述鰭片之間形成隔離結(jié)構(gòu)；沉積絕緣層，以完全填充所述鰭片之間的間隙；執(zhí)行化學機械研磨，直至所述絕緣層的頂部平坦化。

在一個示例中，在形成所述鰭片之前或者形成所述隔離結(jié)構(gòu)之后，對所述半導體襯底實施SSRW離子注入，以在所述半導體襯底中形成摻雜離子濃度分布為陡峭的反三角勢阱。

在一個示例中，所述絕緣層的厚度為1000-2000埃；實施所述研磨之后，所述絕緣層的頂部與所述鰭片的頂部之間的垂直距離為50-100埃。

在一個示例中，所述鰭片的寬度全部相同，或者所述鰭片分為具有不同寬度的多個鰭片組。

在一個示例中，形成所述鰭片的工藝步驟包括：在所述半導體襯底上形成硬掩膜層；圖案化所述硬掩膜層，形成用于蝕刻所述半導體襯底以在其上形成所述鰭片的多個彼此隔離的掩膜；蝕刻所述半導體襯底以在其上形成所述鰭片。

在一個示例中，采用自對準雙圖案工藝實施所述圖案化過程。

在一個示例中，所述硬掩膜層包括自下而上層疊的氧化物層和氮化硅層。

在一個示例中，形成所述隔離結(jié)構(gòu)的工藝步驟包括：沉積形成隔離材料層，以完全覆蓋所述鰭片；執(zhí)行化學機械研磨工藝研磨所述隔離材料層，以露出所述硬掩膜層的頂部；實施回蝕刻以去除所述硬掩膜層、部分所述襯墊氧化物層和部分所述隔離材料層。

在另一個實施例中，本發(fā)明還提供一種FinFET鰭片摻雜濃度分布的測量方法，包括：將制備好的測量樣品分割為結(jié)構(gòu)完全相同的第一子樣品和第二子樣品；分別對所述第一子樣品和所述第二子樣品實施二次離子質(zhì)譜分析和透射電子顯微鏡橫截面分析；將所述二次離子質(zhì)譜分析得到的所述第一子樣品的從表面垂直向下的摻雜離子濃度分布數(shù)據(jù)和所述透射電子顯微鏡橫截面分析得到的所述第二子樣品中的鰭片的從頂部到底部的形貌數(shù)據(jù)傳送至工藝計算機輔助設(shè)計工具；通過所述工藝計算機輔助設(shè)計工具模擬計算分析得到所述鰭片的從頂部到底部的摻雜離子濃度分布。

在一個示例中，所述測量樣品采用如上述任一測量樣品制備方法制備而成。

根據(jù)本發(fā)明，可以獲得精確的有關(guān)鰭片的從頂部到底部的摻雜離子濃度分布趨勢，從而消除TCAD模擬誤差所引發(fā)的測試分析偏差。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1A-圖1F為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例一的測量樣品制備方法依次實施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；

圖2A-圖2F為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例二的測量樣品制備方法方法依次實施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例三的FinFET鰭片摻雜濃度分布的測量方法依次實施的步驟的流程圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的FinFET鰭片摻雜濃度分布的測量方法和測量樣品制備方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。