[發明專利]摻雜多晶硅薄膜的應力監控方法及半導體器件的制造方法

有效

• 申請號: 202010918686.8
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111816583B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 劉鵬;蔡丹華;余忠寅
• 申請（專利權）人: 中芯集成電路制造（紹興）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;G01B21/20;G01B21/32;G01L1/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供了一種摻雜多晶硅薄膜的應力監控方法及半導體器件的制造方法，由于先建立了摻雜多晶硅薄膜所對應的應力參數與離子摻雜濃度之間的相關性，因此能通過量測當前制造出的摻雜多晶硅薄膜中的離子摻雜濃度，即可根據相關性判斷出當前制造出的摻雜多晶硅薄膜是否符合當前的應力參數要求，進而可以將現有技術的兩道應力量測工序簡化為一道離子摻雜濃度量測工序，由此簡化了監控流程，縮短量測時間，大大降低了監控成本，避免了產能浪費，提高了監控效率。且監控頻次可以從每次機臺保養檢測更改為每次摻雜多晶硅制造工藝結束后進行，監控頻次大大提高，操作簡單，能實現實時監控，避免工藝監控流程容易出現混亂的問題。

技術領域

本發明涉及集成電路制造技術領域，特別涉及一種多晶硅薄膜的應力監控方法、監控系統及半導體器件的制造方法。

背景技術

摻雜的多晶硅在微電子機械(Micro Electro Mechanical System，簡稱MEMS)器件及其他集成電路器件中是一種非常重要的材料，摻雜的多晶硅薄膜的應力與器件性能密切相關，尤其會影響到例如麥克風、紅外熱傳感器等MEMS器件的性能。因此，精確監控摻雜的多晶硅薄膜的應力參數（例如應力大小、翹曲度、曲率半徑等），對于優化摻雜的多晶硅薄膜的加工過程以及改善器件性能是非常重要的。

發明內容

本發明的目的在于一種摻雜多晶硅薄膜應力監控方法、監控系統及半導體器件的制造方法，能夠快速、準確監控摻雜多晶硅薄膜的應力參數，優化摻雜多晶硅薄膜的加工過程以及改善器件性能。

為解決上述技術問題，本發明提供一種摻雜多晶硅薄膜的應力監控方法，包括以下步驟：

建立摻雜多晶硅薄膜所對應的應力參數與離子摻雜濃度之間的相關性；

測量當前所制造出的摻雜多晶硅薄膜中離子摻雜濃度，并根據所述測量的結果以及所述相關性，判斷當前所制造出的摻雜多晶硅薄膜是否滿足所述當前的應力參數要求。

可選地，建立摻雜多晶硅薄膜所對應的應力參數與離子摻雜濃度之間的相關性的步驟包括：

在若干晶圓監控片上制造摻雜多晶硅薄膜，并對所制造出的摻雜多晶硅薄膜進行離子摻雜濃度測量和應力參數測量，以獲得所需的離子摻雜濃度數據和應力參數數據；

對所獲得的離子摻雜濃度數據和應力參數數據進行相關性分析，以建立摻雜多晶硅薄膜所對應的應力參數與離子摻雜濃度之間的相關性。

可選地，采用散點相關性一元一次方程來對所述離子摻雜濃度數據和應力參數數據進行的曲線擬合，以對所獲得的離子摻雜濃度數據和應力參數數據進行相關性分析，并建立所述應力參數與離子摻雜濃度之間的函數關系模型。

可選地，所述函數關系模型為應力參數與離子摻雜濃度呈斜率為負的線性正比例函數。

可選地，當前所制造出的摻雜多晶硅薄膜形成在當前的晶圓監控片上，且在所述若干晶圓監控片上制造摻雜多晶硅薄膜和在當前的晶圓監控片制造的摻雜多晶硅薄膜步驟均包括：

在所述晶圓監控片的正面和背面上，形成介質阻擋層；

采用原位摻雜工藝，在所述晶圓監控片的正面和背面上的介質阻擋層上形成摻雜多晶硅薄膜。

可選地，所述的應力監控方法，還包括：根據判斷結果，確定后續制造摻雜多晶硅薄膜的工藝參數。

基于同一發明構思，本發明還提供一種監控系統，包括：

相關性建立模組，用于建立摻雜多晶硅薄膜所對應的應力參數與離子摻雜濃度之間的相關性；

測量模組，用于測量當前所制造出的摻雜多晶硅薄膜中離子摻雜濃度；