專利名稱：原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，且特別涉及原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
原位水汽生成(In-Situ Steam Generation, ISSG)方法是一種通過(guò)高溫水汽氛圍來(lái)生長(zhǎng)氧化層的工藝，其生長(zhǎng)氧化層的速度較快，并且，采用原位水汽生成方法所生長(zhǎng)出的柵氧化膜，相對(duì)于采用爐管濕法氧化而獲得的柵氧化膜，有著更為突出的電學(xué)性能。具體來(lái)說(shuō)，在采用快速熱制程(RTP)設(shè)備執(zhí)行原位水汽生成方法時(shí)，升降溫的速度較快，同時(shí)作為單晶圓工藝設(shè)備的快速熱制程設(shè)備，相對(duì)于通常同時(shí)氧化幾十片晶圓的爐管，快速熱制程設(shè)備中的晶圓接觸到的氣體源比較充分，也使得氧化層的生長(zhǎng)速度較快，因此，使用快速熱制程設(shè)備進(jìn)行原位水汽生長(zhǎng)的制程時(shí)間比較短。雖然高摻雜的公共源極區(qū)使得氧原子更容易透過(guò)其擴(kuò)散，但因?yàn)橹瞥虝r(shí)間較短，氧原子并沒(méi)有足夠的時(shí)間與硅反應(yīng)以形成氧化硅，相應(yīng)地，摻雜區(qū)域和非摻雜區(qū)域的氧化反應(yīng)速度就相差不大。因此，通過(guò)所述原位水汽生成的方法可以精確地控制高摻雜的公共源極區(qū)氧化層生長(zhǎng)的厚度。此外，原位水汽生成工藝為低壓制程，其生長(zhǎng)的氧化層的厚度也比較均勻，從而可以改善微笑效應(yīng)。總而言之，原位水汽生成方法在深亞微米集成電路器件制造中具有廣闊應(yīng)用前景。關(guān)于原位水汽生成方法的制作工藝，可進(jìn)一步參考申請(qǐng)?zhí)枮?00910196205.0、名稱為 “分裂柵間氧化層的制造方法”的中國(guó)專利申請(qǐng)。采用原位水汽生成工藝時(shí)，通常通過(guò)對(duì)其所生長(zhǎng)氧化層的厚度進(jìn)行監(jiān)控和檢測(cè)， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)原位水汽生成工藝的控制。目前，通常采用光學(xué)量測(cè)的方法，例如采用KLV F5X 等光學(xué)機(jī)臺(tái)，對(duì)原位水汽生成工藝中所生長(zhǎng)的氧化層進(jìn)行檢測(cè)，然而采用光學(xué)機(jī)臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)，具有較多限制條件，受環(huán)境影響也較為明顯，膜層結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，光學(xué)檢測(cè)越難，可靠性也越低，往往無(wú)法在氧化層生長(zhǎng)停止之后進(jìn)行測(cè)量得到可靠結(jié)果，從而無(wú)法起到對(duì)工藝生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)和調(diào)整的作用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，能夠?qū)崟r(shí)有效地對(duì)工藝中氧化層的生長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)施簡(jiǎn)便，結(jié)果更為穩(wěn)定和精確，節(jié)約了工藝時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提出一種原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，包括 采用Quantox測(cè)量機(jī)臺(tái)對(duì)多層膜結(jié)構(gòu)中總的氧化層厚度進(jìn)行多次測(cè)量，并分別記錄所述氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間；根據(jù)所述氧化層厚度T與所述氧化時(shí)間t的關(guān)系滿足T = k*t+m，判斷所隨后工藝中的氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t是否滿足相同的線形關(guān)系； 若所測(cè)量的多個(gè)氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t不滿足相同的線形關(guān)系，對(duì)氧化層的生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，并重復(fù)上述步驟，直至氧化層厚度T與其各自對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足相同的線形關(guān)系?？蛇x的，對(duì)于相同的膜層結(jié)構(gòu)，所述氧化層厚度T與所述氧化時(shí)間t的線性比率k僅與用于生長(zhǎng)氧化層的第一材料層的氧化率有關(guān)?？蛇x的，所述第一材料層為氮化硅。可選的，至少采用Quantox測(cè)量機(jī)臺(tái)測(cè)量三組氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間?？蛇x的，所述判斷所測(cè)量的氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t是否滿足相同的線形關(guān)系包括分別根據(jù)所測(cè)量的氧化層厚度T和對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t計(jì)算其對(duì)應(yīng)的線形比率k，當(dāng)所計(jì)算的線形比率k相同時(shí)，則所述氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足相同的線形關(guān)系?？蛇x的，所述判斷所測(cè)量的氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t是否滿足相同的線形關(guān)系包括根據(jù)所測(cè)量的任意兩組氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間的值，繪出線性曲線； 當(dāng)所測(cè)量的其它氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間落在所繪出的線性曲線或其延長(zhǎng)線上時(shí)， 則氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足相同的線性關(guān)系。可選的，所述測(cè)量的多組氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t不滿足相同的線形關(guān)系包括各組氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t之間的線性比率相差很大。本發(fā)明的有益效果為相對(duì)于常規(guī)的光學(xué)檢測(cè)方法，尤其對(duì)于多層膜結(jié)構(gòu)，不僅實(shí)施簡(jiǎn)便，而且結(jié)果更為穩(wěn)定和精確，能夠有效地對(duì)原位水汽生成工藝是否穩(wěn)定進(jìn)行判斷和監(jiān)控，既節(jié)約了工藝時(shí)間，也提高了生產(chǎn)效率。
圖1為本發(fā)明階梯狀氧化層場(chǎng)板制作方法一種實(shí)施方式的流程示意圖；圖2為圖1所示步驟Sll —種具體實(shí)施方式
的剖面示意圖；圖3為氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t的線性曲線圖。
具體實(shí)施例方式發(fā)明人結(jié)合長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)采用QUANTOX機(jī)臺(tái)對(duì)原位水汽生成工藝中所生長(zhǎng)的氧化層厚度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出了氧化層厚度與氧化時(shí)間所存在的線形關(guān)系，并利用氧化層厚度與氧化時(shí)間的線形比率對(duì)原位水汽生成工藝的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控， 從而更為穩(wěn)定和精確地控制氧化層的生長(zhǎng)，提高生產(chǎn)效率。下面將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。參考圖1，本發(fā)明原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法的一種具體實(shí)施方式
可包括以下步驟步驟S11，采用Quantox測(cè)量機(jī)臺(tái)對(duì)多層薄膜中總的氧化層厚度進(jìn)行多次測(cè)量，并分別記錄所述氧化層厚度對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間；步驟S12，根據(jù)所述氧化層厚度T與所述氧化時(shí)間t的關(guān)系滿足T = k*t+m，判斷步驟Sll中所測(cè)量的氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t是否滿足相同的線形關(guān)系；步驟S13，若根據(jù)步驟S12，步驟Sll所測(cè)量的多層薄膜總的氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t不滿足相同的線形關(guān)系，對(duì)氧化層的生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，并重復(fù)步驟Sll至步驟 S12，直至氧化層厚度T與其各自對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足相同的線形關(guān)系。發(fā)明人在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出所述氧化層厚度T與所述氧化時(shí)間t之間存在以下線形關(guān)系，即T = k*t+m。并且，m值與膜層結(jié)構(gòu)有關(guān)，其中所述膜層結(jié)構(gòu)包含用于生長(zhǎng)氧化層的第一材料層和其鄰接膜層(BL)的材料以及各膜層的結(jié)構(gòu)順序，具體來(lái)說(shuō)，m值與用于生長(zhǎng)氧化層的第一材料層及其下層的鄰接膜層(BL)有關(guān)，對(duì)于同樣的膜層結(jié)構(gòu)，m值保持不變；而系數(shù)k，也就是所述氧化層厚度T相對(duì)于所述氧化時(shí)間t的線形比率，具有以下關(guān)系k = a*(R*ET-En)，其中，a為用于生長(zhǎng)所述氧化層的第一材料層的氧化率，R為所生長(zhǎng)的氧化層厚度與所消耗的第一材料層的比率，Et為所生長(zhǎng)氧化層的等效電性厚度與物理厚度的比值，4為所消耗第一材料層的等效電性厚度與物理厚度的比值。對(duì)于同一生長(zhǎng)基， 參數(shù)ET、En和R為定值。也就是說(shuō)，線形比率k僅與所述第一材料層的氧化率a有關(guān)，因而可通過(guò)所述氧化厚度T與所述氧化時(shí)間的線形比率k對(duì)氧化層的生長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)控。具體來(lái)說(shuō)，在一種具體實(shí)施例中，參考圖2，可在第一材料層100上通過(guò)原位水汽生成工藝生長(zhǎng)氧化層101，其中，第一材料層100可為氮化硅(SiN)。在其它實(shí)施方式中，所述第一材料層也可采用其它材料，其材料的選擇并不對(duì)本發(fā)明的發(fā)明思路造成影響。在步驟Sll中，至少測(cè)量三次氧化層厚度以及其各自對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間。在步驟S12的一種實(shí)施方式中，可根據(jù)步驟Sll中所測(cè)量的氧化層厚度T和對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t分別計(jì)算對(duì)應(yīng)的線形比率k，當(dāng)所計(jì)算獲得的線形比率k相同時(shí)，則氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足相同的線形關(guān)系。在步驟S12的另一種實(shí)施方式中，參考圖3，根據(jù)步驟Sll所測(cè)量的任意兩組氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間的值，繪出線性曲線；當(dāng)步驟Sll所測(cè)量的其它氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間落在上述線性曲線或其延長(zhǎng)線上時(shí)，則氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間 t滿足相同的線性關(guān)系。在步驟S12的其它實(shí)施方式中，還可采用其它的方式對(duì)所測(cè)量的多組氧化層厚度 T以及其各自對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間之間是否存在相同的線性關(guān)系進(jìn)行判斷，具體判斷的方式可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐的需要以及計(jì)算的便捷性而確定，其并不對(duì)本發(fā)明的發(fā)明思路造成影響。在步驟S13中，考慮到氧化層厚度數(shù)據(jù)采集的誤差，當(dāng)大多數(shù)氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足一種線形關(guān)系，而僅存在個(gè)別氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t不滿足所述線形關(guān)系時(shí)，則認(rèn)為氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t仍滿足相同的線形關(guān)系。而當(dāng)所測(cè)量的各個(gè)氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t之間的線性比率相差很大時(shí)，則氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t不滿足相同的線形關(guān)系，此時(shí)需要對(duì)原位水汽生成制程參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。其中，具體調(diào)整參數(shù)與調(diào)整方式并不對(duì)本發(fā)明的發(fā)明思路造成影響。上述各具體實(shí)施方式
中，根據(jù)發(fā)明人所總結(jié)出的氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t之間的線性關(guān)系，能夠?qū)崟r(shí)有效地對(duì)原位水汽生成工藝中氧化層的生長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，相對(duì)于光學(xué)檢測(cè)，不僅實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)便，而且結(jié)果更為穩(wěn)定和精確，既節(jié)約了工藝時(shí)間，也提高了生產(chǎn)效率，從而能夠有效地對(duì)原位水汽生成工藝進(jìn)行監(jiān)控。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，在上述各實(shí)施方式中，例如原位水汽生成工藝中具體參數(shù)或具體步驟的實(shí)現(xiàn)并不對(duì)本發(fā)明原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法的發(fā)明構(gòu)思造成限制，上述各工藝步驟中可采用但并不限于現(xiàn)有的常規(guī)工藝參數(shù)、原料及設(shè)備。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，包括采用Quant0x測(cè)量機(jī)臺(tái)對(duì)多層膜結(jié)構(gòu)中總的氧化層厚度進(jìn)行多次測(cè)量，并分別記錄所述氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間；根據(jù)所述氧化層厚度T與所述氧化時(shí)間t的關(guān)系滿足T = k*t+m，判斷在隨后的生產(chǎn)中所測(cè)量的氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t是否滿足相同的線形關(guān)系；若所測(cè)量的多個(gè)氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t不滿足相同的線形關(guān)系，對(duì)氧化層的生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，并重復(fù)上述步驟，直至氧化層厚度T與其各自對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足相同的線形關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，對(duì)于相同的膜層結(jié)構(gòu)，所述氧化層厚度T與所述氧化時(shí)間t的線性比率k僅與用于生長(zhǎng)氧化層的第一材料層的氧化率有關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，所述第一材料層為氮化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，至少采用 Quantox測(cè)量機(jī)臺(tái)測(cè)量三組氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1所述的原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，所述判斷所測(cè)量的氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t是否滿足相同的線形關(guān)系包括分別根據(jù)所測(cè)量的氧化層厚度T和對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t計(jì)算其對(duì)應(yīng)的線形比率k，當(dāng)所計(jì)算的線形比率k相同時(shí)，則所述氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足相同的線形關(guān)系。
6.如權(quán)利要求1所述的原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，所述判斷所測(cè)量的氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t是否滿足相同的線形關(guān)系包括根據(jù)所測(cè)量的任意兩組氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間的值，繪出線性曲線；當(dāng)所測(cè)量的其它氧化層厚度及其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間落在所繪出的線性曲線或其延長(zhǎng)線上時(shí)，則氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足相同的線性關(guān)系。
7.如權(quán)利要求1所述的原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，所述測(cè)量的多組氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t不滿足相同的線形關(guān)系包括各組氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t之間的線性比率相差很大。
全文摘要
一種原位水汽生成工藝實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，包括采用Quantox測(cè)量機(jī)臺(tái)對(duì)多層膜結(jié)構(gòu)中總的氧化層厚度進(jìn)行多次測(cè)量，分別記錄所測(cè)量的氧化層厚度和對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間；根據(jù)所述氧化層厚度T與所述氧化時(shí)間t的關(guān)系滿足線形關(guān)系T＝k×t+m，判斷所測(cè)量的氧化層厚度T與對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t是否滿足相同的線形關(guān)系；若所測(cè)量的多個(gè)氧化層厚度T與其對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t不滿足相同的線形關(guān)系，對(duì)氧化層的生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，并重復(fù)上述步驟，直至氧化層厚度T與其各自對(duì)應(yīng)的氧化時(shí)間t滿足相同的線形關(guān)系。本發(fā)明相對(duì)于常規(guī)的光學(xué)檢測(cè)方法，能夠有效地對(duì)原位水汽生成工藝是否穩(wěn)定進(jìn)行判斷和監(jiān)控，不僅實(shí)施簡(jiǎn)便，而且結(jié)果更加穩(wěn)定和精確，尤其對(duì)多層膜結(jié)構(gòu)更為有效。
文檔編號(hào)H01L21/66GK102427045SQ20111034205
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者張永福, 許忠義 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司