A-图2F，其中示出了根据本发明示例性实施例二的测量样品制备方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图。
[0035]首先，如图2A所示，提供半导体衬底200，半导体衬底200的构成材料可以采用未惨杂的单晶娃、惨杂有杂质的单晶??圭等。作为例，在一个实施例中，半导体衬底200选用单晶硅材料构成。
[0036]接下来，在半导体衬底200上形成多个鳍片200’，鳍片200’的宽度全部相同，或者鳍片200’分为具有不同宽度的多个鳍片组。形成鳍片200’的工艺步骤包括:在半导体衬底200上形成硬掩膜层，形成所述硬掩膜层可以采用本领域技术人员所熟习的各种适宜的工艺，例如化学气相沉积工艺，所述硬掩膜层可以为自下而上层叠的氧化物层201和氮化硅层202 ;图案化所述硬掩膜层，形成用于蚀刻半导体衬底200以在其上形成鳍片200’的多个彼此隔离的掩膜，在一个实施例中，采用自对准双图案(SADP)工艺实施所述图案化过程；蚀刻半导体衬底200以在其上形成鳍片200’。
[0037]接着，如图2B所示，形成衬垫氧化物层203，以覆盖半导体衬底200的表面、鳍片200’的侧壁以及所述硬掩膜层的侧壁和顶部。在一个实施例中，采用现场蒸汽生成工艺(ISSG)形成衬垫氧化物层203。
[0038]接着，如图2C所示，在鳍片200’之间形成隔离结构204。形成隔离结构204的工艺步骤包括:沉积形成隔离材料层，以完全覆盖鳍片200’，所述隔离材料层的材料可以为氧化物，例如HARP ;执行化学机械研磨工艺研磨所述隔离材料层，以露出所述硬掩膜层的顶部；去除所述硬掩膜层、部分衬垫氧化物层203和部分所述隔离材料层，以形成隔离结构204，在一个实施例中，采用回蚀刻工艺去除所述硬掩膜层、部分衬垫氧化物层203和部分所述隔离材料层，所述回蚀刻为干法蚀刻或湿法蚀刻。
[0039]接着，如图2D所示，对半导体衬底200实施SSRW离子注入210，以在半导体衬底200和鳍片200’中形成掺杂离子浓度分布为陡峭的反三角势阱。
[0040]接着，如图2E所示，沉积绝缘层205，以完全填充鳍片200’之间的间隙。在一个实施例中，采用化学气相沉积工艺(CVD)实施所述沉积。绝缘层205的材料优选氧化物，例如Si02。绝缘层205的厚度为1000-2000埃。
[0041]接着，如图2F所示，执行化学机械研磨，直至绝缘层205的顶部与鳍片200’的顶部之间的垂直距离为50-100埃。此时，绝缘层205的顶部已经平坦化，可以满足后续实施二次离子质谱分析的要求。
[0042]至此，完成了根据本发明示例性实施例二的测量样品制备方法实施的工艺步骤。
[0043][示例性实施例三]
[0044]参照图3，其中示出了根据本发明示例性实施例三的FinFET鳍片掺杂浓度分布的测量方法依次实施的步骤的流程图，用于简要示出实施所述测量的流程。
[0045]在步骤301中，如图1F和图2F所示，将制备好的测量样品分割为结构完全相同的第一子样品SI和第二子样品S2 ；
[0046]在步骤302中，分别对第一子样品SI和第二子样品S2实施二次离子质谱分析和透射电子显微镜横截面分析；
[0047]在步骤303中，将二次离子质谱分析得到的第一子样品SI的从表面垂直向下的掺杂离子浓度分布数据和透射电子显微镜横截面分析得到的第二子样品S2中的鳍片100’(200’ )的从顶部到底部的形貌数据传送至工艺计算机辅助设计工具；
[0048]在步骤304中，通过工艺计算机辅助设计工具模拟计算分析得到鳍片100’(200’)的从顶部到底部的掺杂离子浓度分布。
[0049]透射电子显微镜横截面分析得到的所述形貌数据包括鳍片100’(200’)的顶部特征尺寸、底部特征尺寸、侧壁的倾斜角度等，由此可以计算出测量样品的从表面垂直向下的任一深度处的已掺杂的鳍片100’(200’)的横截面积占该深度处的测量样品的总横截面积的百分比。然后，将二次离子质谱分析得到的该深度处的掺杂离子浓度数据除以该百分比，可以得到在该深度处的鳍片100’(200’)的掺杂离子浓度，以此类推，可以得到完整精确的鳍片100’(200’ )的从顶部到底部的掺杂离子浓度分布。
[0050]根据本发明，可以获得精确的有关鳍片100’(200’ )的从顶部到底部的掺杂离子浓度分布趋势，从而消除TCAD模拟误差所引发的测试分析偏差。
[0051]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1.一种FinFET鳍片掺杂浓度分布的测量样品制备方法，包括: 提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成多个鳍片，在所述鳍片的顶部形成有硬掩膜层； 形成衬垫氧化物层，以覆盖所述半导体衬底的表面、所述鳍片的侧壁以及所述硬掩膜层的侧壁和顶部； 在所述鳍片之间形成隔离结构； 沉积绝缘层，以完全填充所述鳍片之间的间隙； 执行化学机械研磨，直至所述绝缘层的顶部平坦化。2.根据权利要求1所述的测量样品制备方法，其特征在于，在形成所述鳍片之前或者形成所述隔离结构之后，对所述半导体衬底实施SSRW离子注入，以在所述半导体衬底中形成掺杂离子浓度分布为陡峭的反三角势阱。3.根据权利要求1所述的测量样品制备方法，其特征在于，所述绝缘层的厚度为1000-2000埃；实施所述研磨之后，所述绝缘层的顶部与所述鳍片的顶部之间的垂直距离为 50-100 埃。4.根据权利要求1所述的测量样品制备方法，其特征在于，所述鳍片的宽度全部相同，或者所述鳍片分为具有不同宽度的多个鳍片组。5.根据权利要求4所述的测量样品制备方法，其特征在于，形成所述鳍片的工艺步骤包括:在所述半导体衬底上形成硬掩膜层；图案化所述硬掩膜层，形成用于蚀刻所述半导体衬底以在其上形成所述鳍片的多个彼此隔离的掩膜；蚀刻所述半导体衬底以在其上形成所述鳍片。6.根据权利要求5所述的测量样品制备方法，其特征在于，采用自对准双图案工艺实施所述图案化过程。7.根据权利要求1所述的测量样品制备方法，其特征在于，所述硬掩膜层包括自下而上层叠的氧化物层和氮化硅层。8.根据权利要求1所述的测量样品制备方法，其特征在于，形成所述隔离结构的工艺步骤包括:沉积形成隔离材料层，以完全覆盖所述鳍片；执行化学机械研磨工艺研磨所述隔离材料层，以露出所述硬掩膜层的顶部；实施回蚀刻以去除所述硬掩膜层、部分所述衬垫氧化物层和部分所述隔离材料层。9.一种FinFET鳍片掺杂浓度分布的测量方法，包括: 将制备好的测量样品分割为结构完全相同的第一子样品和第二子样品； 分别对所述第一子样品和所述第二子样品实施二次离子质谱分析和透射电子显微镜横截面分析； 将所述二次离子质谱分析得到的所述第一子样品的从表面垂直向下的掺杂离子浓度分布数据和所述透射电子显微镜横截面分析得到的所述第二子样品中的鳍片的从顶部到底部的形貌数据传送至工艺计算机辅助设计工具； 通过所述工艺计算机辅助设计工具模拟计算分析得到所述鳍片的从顶部到底部的掺杂离子浓度分布。10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述测量样品采用如权利要求1-8中的任一测量样品制备方法制备而成。
【专利摘要】本发明提供一种FinFET鳍片掺杂浓度分布的测量样品制备方法，包括：提供半导体衬底，在半导体衬底上形成多个鳍片，在鳍片的顶部形成有硬掩膜层；形成衬垫氧化物层，以覆盖半导体衬底的表面、鳍片的侧壁以及硬掩膜层的侧壁和顶部；在鳍片之间形成隔离结构；沉积绝缘层，以完全填充鳍片之间的间隙；执行化学机械研磨，直至绝缘层的顶部平坦化。本发明还提供一种FinFET鳍片掺杂浓度分布的测量方法，包括：将制备好的测量样品分割为结构完全相同的第一子样品和第二子样品；分别对第一子样品和第二子样品实施二次离子质谱分析和透射电子显微镜横截面分析；将得到的分析数据传送至工艺计算机辅助设计工具模拟计算分析得到鳍片掺杂浓度分布。由此提高测量精确度。
【IPC分类】G01N1/32, G01N23/22, G01N1/28, H01L21/02, H01L21/66
【公开号】CN105092324
【申请号】CN201410191352
【发明人】居建华, 张帅
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月7日