一种监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法
【专利摘要】本发明公开了一种监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，该方法为：提供一硅衬底；制备一栅氧化膜形成于所述硅衬底的生长区域；在预设时刻停止制备所述栅氧化膜；扫描所述硅衬底，对在所述硅衬底上形成栅氧化膜的区域和未形成栅氧化膜的区域进行定位；对形成栅氧化膜的区域与未形成栅氧化膜的区域进行切片分析，以获取所述栅氧化膜是否存在生长缺陷的监测结果。本发明采用明场扫描将未生长栅氧化膜的区域与正常生长栅氧化膜的区域利用高度差区分出来，再进行透射电子显微镜的切片分析，从而获取栅氧化膜是否存在生长缺陷的监测结果。采用本发明所述监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法可有效缩短生长缺陷发现周期，从而提高器件良率。
【专利说明】一种监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种监测原位水汽生长(ISSG)栅氧化膜的生长缺陷的方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体器件的关键尺寸的不断微缩演进，在40纳米工艺及以下，逻辑器件的栅氧化膜B厚度一般要求小于3纳米(如图1所示)。这种薄栅氧化膜B由原位水汽生长的氧化工艺在硅衬底A表面进行生长。如果在栅氧化膜B生长过程中，生长区域硅衬底A上有缺陷或者异物阻挡，会造成栅氧化膜成型失败。这种栅氧化膜缺失的情况，会直接造成器件失效，导致器件的良率受损。目前还没有很方便快捷的手段能够监测这种栅氧化膜缺失的状况，通常只有到测试良率的工艺最后阶段(一个多月以后)才能发现，发现的时间过晚。
[0003]中国专利(CN101996879A)公开了一种去除阻挡层和介质层中污染物颗粒的方法，采用明场扫描方法BFI检测出第一阻挡层、第一介质层、第二阻挡层、第二介质层或第三阻挡层中掺杂有污染物颗粒的晶圆后，该方法包括:采用化学机械研磨工艺CMP依次去除第三阻挡层、第二介质层、第二阻挡层、第一介质层和第一阻挡层。
[0004]该专利通过明场扫描以及化学机械研磨工艺去除阻挡层和介质层中污染物颗粒，以达到降低半导体器件的生产成本的目的。但是并没有解决在栅氧化膜生长过程中，监测栅氧化膜是否存在缺失的问题。
[0005]中国专利(CN103295910A)提供具有纵型沟槽MOSFET的半导体装置的制造方法，所述纵型沟槽MOSFET的半导体装置能够不降低栅极氧化膜的长期可靠性地抑制导通电阻的增大，同时也提高漏极与栅极之间的耐压。在具有沟槽栅极的纵型MOS晶体管中，通过使栅极电极至栅极电极下的N型高浓度埋入层的距离比现有构造更长，而且以其间作为P型沟槽底面下方区域(5)，从而在将高电压施加至漏极区域并将OV施加至栅极电极的情况下，沟槽底面下方区域(5)耗尽化，由此，能够提高截止状态的耐压。
[0006]该专利的沟槽栅极构造的纵型MOSFET能够不降低栅极氧化膜的长期的可靠性地抑制导通电阻的增大，同时提高漏极与栅极之间的耐压。但是并没有解决在栅氧化膜生长过程中，监测栅氧化膜是否存在缺失的问题。
【发明内容】
[0007]针对上述存在的问题，本发明公开一种监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，以克服在栅氧化膜生长过程中，监测栅氧化膜是否存在缺失的问题。
[0008]具体技术方案如下:
[0009]一种监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，包括下述步骤:
[0010]提供一硅衬底；
[0011]制备一栅氧化膜形成于所述硅衬底的生长区域；
[0012]在预设时刻停止制备所述栅氧化膜；
[0013]扫描所述硅衬底，对在所述硅衬底上形成栅氧化膜的区域和未形成栅氧化膜的区域进行定位；
[0014]对形成栅氧化膜的区域与未形成栅氧化膜的区域进行切片分析，以获取所述栅氧化膜是否存在生长缺陷的监测结果。
[0015]优选的，采用原位水汽生长的氧化工艺制备所述栅氧化膜。
[0016]优选的，所述预设时刻的范围为:15s?25s。
[0017]优选的，在所述预设时刻所述栅氧化膜生长的厚度的范围为:10纳米至20纳米。
[0018]优选的,米用明场扫描的方式扫描所述娃衬底。
[0019]优选的，采用透射电子显微镜对形成栅氧化膜的区域与未形成栅氧化膜区域进行切片分析。
[0020]优选的，对所述切片分析的具体过程为:
[0021]采用透射电子显微镜获取所述切片的图像，判断所述图像中是否存在白亮的膜结构，若存在白亮的膜结构，则所述栅氧化膜正常；若不存在白亮的膜结构，则所述栅氧化膜存在生长缺陷。
[0022]上述技术方案的有益效果:
[0023]本发明采用明场扫描将未生长栅氧化膜的区域与正常生长栅氧化膜的区域利用高度差区分出来，再进行透射电子显微镜的切片分析，从而获取栅氧化膜是否存在生长缺陷的监测结果。采用本发明所述监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法可有效缩短生长缺陷发现周期，从而提高器件良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为现有的栅氧化膜生长缺陷图；
[0025]图2为本发明在预设时刻停止制备栅氧化膜的栅氧化膜生长缺陷图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0029]一种监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，包括下述步骤:
[0030]提供一硅衬底；
[0031]制备一栅氧化膜形成于硅衬底的生长区域；
[0032]在预设时刻停止制备栅氧化膜；
[0033]扫描硅衬底，对在硅衬底上形成栅氧化膜的区域和未形成栅氧化膜的区域进行定位；
[0034]对形成栅氧化膜的区域与未形成栅氧化膜的区域进行切片分析，以获取栅氧化膜是否存在生长缺陷的监测结果。
[0035]在本实施例中，该方法主要用于28nm?45nm的工艺中，通过将未生长栅氧化膜的区域与正常生长栅氧化膜的区域利用高度差区分出来，再进行切片分析，从而获取栅氧化膜是否存在生长缺陷的监测结果。采用本发明监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法可有效缩短生长缺陷发现周期，从而提高器件良率。
[0036]在优选的实施例中，采用原位水汽生长的氧化工艺制备栅氧化膜。
[0037]在本实施例中原位水汽生长工艺的生长原理是:在低压腔体内通入氧气和氢气，两种气体在硅衬底表面产生燃爆反应，生成富含氧离子的气相活性自由基。气相活性自由基在进入硅衬底后进行强氧化反应，生成均匀的、充分氧化且界面清晰的二氧化硅介质膜(栅氧化膜)。如果在栅氧化膜生长过程中，生长区域的硅衬底上有缺陷或者异物阻挡，则活性自由基不能顺利进入硅晶体结构进行氧化作用，从而造成介质膜成型失败。因此会出现栅氧化膜的生长缺陷。
[0038]如图2所示，在优选的实施例中，预设时刻的大致范围在15s?25s之间，在预设时刻的范围内栅氧化膜B生长的厚度大致范围在10纳米至20纳米之间，用以增加形成栅氧化膜的区域与未形成栅氧化膜区域之间的高度差。
[0039]在优选的实施例中，采用明场扫描的方式扫描硅衬底，对在硅衬底上形成栅氧化膜的区域与未形成栅氧化膜的区域进行定位，从而将未形成栅氧化膜区域与形成栅氧化膜的区域根据高度差区分开来，以获取准确的缺陷坐标，达到快速定位缺陷的目的。从而解决了现有的栅氧化膜过薄，明场扫描无法精确的捕捉缺陷坐标的问题。
[0040]在优选的实施例中，采用透射电子显微镜(transmiss1n electron microscopy,TEM)对形成栅氧化膜的区域与未形成栅氧化膜区域进行切片分析。
[0041]进一步地，对切片分析的具体过程为:
[0042]采用透射电子显微镜获取切片的图像，判断图像中是否存在白亮的膜结构，若存在白亮的膜结构，则栅氧化膜正常；若不存在白亮的膜结构，则栅氧化膜存在生长缺陷。
[0043]如图2所示，在本实施例中，将硅衬底A进行栅氧化膜的原位水汽生长，生长时间为15s?25s,使栅氧化膜B的厚度生长至1nm?20nm ;进行明场扫描,将未生长栅氧化膜的区域与正常生长栅氧化膜的区域利用高度差区分出来；然后进行对形成栅氧化膜B的区域与未形成栅氧化膜区域进行切片分析，采用高精度的透射电子显微镜在栅氧化膜成型后立刻观察到成型缺陷图像，以监测工艺流程。根据图像观察栅氧化膜是否有缺失，栅氧化膜在TEM图片中比硅衬底更白亮，能明显分辨出。如果未看到白亮的膜结构，则说明未生长。
[0044]以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，其特征在于，包括下述步骤: 提供一娃衬底； 制备一栅氧化膜形成于所述硅衬底的生长区域； 在预设时刻停止制备所述栅氧化膜； 扫描所述硅衬底，对在所述硅衬底上形成栅氧化膜的区域和未形成栅氧化膜的区域进行定位； 对形成栅氧化膜的区域与未形成栅氧化膜的区域进行切片分析，以获取所述栅氧化膜是否存在生长缺陷的监测结果。
2.如权利要求1所述监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，其特征在于，采用原位水汽生长的氧化工艺制备所述栅氧化膜。
3.如权利要求1所述监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，其特征在于，所述预设时刻的范围为:15s?25s。
4.如权利要求1所述监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，其特征在于，在所述预设时刻所述栅氧化膜生长的厚度的范围为:10纳米至20纳米。
5.如权利要求1所述监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，其特征在于，采用明场扫描的方式扫描所述娃衬底。
6.如权利要求1所述监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，其特征在于，采用透射电子显微镜对形成栅氧化膜的区域与未形成栅氧化膜的区域进行切片分析。
7.如权利要求6所述监测原位水汽生长栅氧化膜的生长缺陷的方法，其特征在于，对所述切片分析的具体过程为: 采用透射电子显微镜获取所述切片的图像，判断所述图像中是否存在白亮的膜结构，若存在白亮的膜结构，则所述栅氧化膜正常；若不存在白亮的膜结构，则所述栅氧化膜存在生长缺陷。
【文档编号】H01L21/66GK104465440SQ201410697355
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】邱裕明, 肖天金, 余德钦 申请人:上海华力微电子有限公司