一种FET生产制造过程中T/Y型栅特征尺寸的快速测量方法与流程

本发明涉及化合物半导体生产领域，尤其涉及一种fet生产制造过程中t/y型栅特征尺寸的快速测量方法。

背景技术：

gaas、gan、inp或sic等化合物半导体生产工艺的逐渐成熟，已使其越来越多地被应用于雷达、基站、光电等通讯行业。为了其提高工作频率和效率，“t”型栅（或“y”型栅）工艺得到了广泛的应用。因此，怎样测量栅长特征尺寸，成为工程师们关注的热点之一。

在工艺过程中，通常采用以下两种方式测量栅长特征尺寸：（1）第一种测量方法是通过fib制备出栅的横切面或通过直接裂片来观察栅的横切面的办法，但这意味这对器件甚至是整个晶圆的破坏，另且不管是破坏晶圆还是采用fib都大大提高了生产成本；（2）第二种方式是通过cd-sem或afm来测量栅槽的特征尺寸来确定“t”型栅长（或“y”型栅）的特征尺寸，但如果在测试时等待时间较长会使刚刚刻蚀打开的栅槽内物质被氧化，这将对生产出来的fet的良率和可靠性形成较大影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种fet生产制造过程中t/y型栅特征尺寸的快速测量方法，在生产制造过程中完成栅的金属沉积工艺后进行快速检测，既不会对晶圆进行破坏，同时也会减少检测时间从而避免刚刚刻蚀打开的栅槽内物质被氧化。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种fet生产制造过程中t/y型栅特征尺寸的快速测量方法，包括正常电容范围建立步骤和快速测量步骤，所述的正常电容范围建立步骤包括以下子步骤：

s11：在各个规格型号下，分别选取多个采用正常工艺制造的包括t/y型栅极的fet；

s12：分别测量其t/y型栅极与源极、或者其t/y型栅极与漏极的电容值；

s13：建立各个规格型号下，所述电容值的正常范围；

所述的快速测量步骤包括以下子步骤：

s21：在fet生产制造中，当刚完成t/y型栅的金属沉积工艺时，进入步骤s22；

s22：从电容表上接出两根末端均连接有探针的导线；

s23：将其中一个探针扎在与t/y型栅表面并形成欧姆连接，将另外一个探针扎在源极/漏极表面并形成欧姆接触；

s24：通过电容表测量到该fet半成品的栅极与源极、或栅极与漏极的电容值；

s25：将该fet的规格型号以及步骤s24得到电容值与正常电容范围建立步骤得到的电容值的正常范围进行比较：若步骤s24得到的电容值超出正常范围时表示制造出来的t/y型栅存在工艺问题，否则不存在问题。

进一步地，步骤s25中，当检测出制造出来的t/y型栅存在工艺问题时，不对该fet半成品进行后续工艺处理。

进一步地，所述fet的材料包括gaas、gan、inp或sic化合物半导体。

进一步地，所述的特征尺寸包括栅宽和栅长。

进一步地，所述的栅宽的范围是1um~100mm，栅长的范围是0.05um~5um。

进一步地，所述的探针为带屏蔽线的小信号探针，针尖直径0.1μm~0.2μm。

进一步地，所述的导线选用半刚性钨导线，探针选用与导线同样材料的钨，屏蔽线选用镀金铜线并用特氟龙材料与钨导线隔离。

进一步地，所述的半刚性钨导线为50欧，所述的半刚性钨导线的直径0.008英寸，所述的探针的直径0.1μm~0.2μm。

进一步地，所述的电容表的测量频率为1mhz，测量精度为10af，测量范围为50af~10nf。

进一步地，步骤s21和步骤s23分别替换为：

s21：在fet生产制造中，当完成整个fet的生产工艺时，进入步骤s22；

s23：将其中一个探针扎在栅极引脚上并形成欧姆连接，将另外一个探针扎在源极引脚或漏极引脚上并形成欧姆接触；所述的栅极引脚通过金属互连线与fet的栅极连接，源极引脚通过金属互连线与fet的源极连接，漏极引脚通过金属互连线与fet的漏极连接。

本发明的有益效果是：

（1）本发明适用于fet生产制造过程中t/y型栅特征尺寸的快速测量，具体地，在生产制造过程中完成栅的金属沉积工艺后进行快速检测，既不会对晶圆进行破坏，同时也会减少检测时间从而避免刚刚刻蚀打开的栅槽内物质被氧化。具有方便、无损、兼容性好、成本低、易操作等特点。

具体地，cd-sem和afm测试需要的时间一般在10分钟或10分钟以上，属于大型精密设备，一台的价格一般都在一百万人民币以上；而采用本发明的方法只需要电容表和探针，成本一般可以控制在10万人民币以内，测试时间可能在5分钟以内。另外，之所以本发明的方法是针对t型栅（或y型栅），如果栅已经做好了，再去量栅长的话，即使是cd-sem或afm都无法直接测量，因为上宽下窄的形状无法从上面测到下面的栅长，只有通过破坏性的，将晶圆裂开或通过fib切一个横截面才能测量，而一个晶圆的成本至少值10几万人民币，fib制样要半小时以上，且fib设备价格高昂，一般都在100万美元以上。

（2）当完成栅的金属沉积工艺后检测出制造出来的t/y型栅存在工艺问题时，不对该fet半成品进行后续工艺处理，节约后续生产成本。

（3）在整个fet生产后也可以对该fet的栅极特征尺寸进行检测，避免因其他问题对栅极特征尺寸的影响。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明实施例1的测量剖面示意图；

图3为本发明实施例2的测量平面示意图；

图中，1-栅极，2-源极/漏极，3-电容表，4-导线，5-探针，6-fet，7-栅极引脚，8-源极引脚，9-漏极引脚，10-金属互连线。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：

实施例1应用于fet生产制造过程之中，可以避免由于t/y型栅的金属沉积工艺时产生的问题但仍然进行后续生产浪费资源的问题。

如图1所示，一种fet生产制造过程中t/y型栅特征尺寸的快速测量方法，包括正常电容范围建立步骤和快速测量步骤，正常电容范围建立步骤在快速测量步骤之前。

所述的正常电容范围建立步骤包括以下子步骤：

s11：在各个规格型号下，分别选取多个采用正常工艺制造的包括t/y型栅极1的fet6；

s12：分别测量其t/y型栅极1与源极2、或者其t/y型栅极1与漏极2的电容值；其中测量的方式可以通过fib制备出栅的横切面或通过直接裂片来观察栅的横切面的办法、或者通过cd-sem或afm来测量栅槽的特征尺寸来确定“t”型栅长的特征尺寸、或者是通过电容表3的方式进行测量；

s13：建立各个规格型号下，所述电容值的正常范围。

所述的快速测量步骤包括以下子步骤：

s21：在fet6生产制造中，当刚完成t/y型栅的金属沉积工艺时，进入步骤s22；

s22：从电容表3上接出两根末端均连接有探针5的导线4；

s23：将其中一个探针5扎在与t/y型栅极1表面并形成欧姆连接，将另外一个探针5扎在源极2/漏极2表面并形成欧姆接触；连接后的示意图如图2所示，图中为y型栅；

s24：通过电容表3测量到该fet6半成品的栅极1与源极2、或栅极1与漏极2的电容值；

s25：将该fet6的规格型号以及步骤s24得到电容值与正常电容范围建立步骤得到的电容值的正常范围进行比较：若步骤s24得到的电容值超出正常范围时表示制造出来的t/y型栅极1存在工艺问题，当检测出制造出来的t/y型栅极1存在工艺问题时，不对该fet6半成品进行后续工艺处理；否则不存在问题，继续对该fet6半成品进行后续工艺处理。

实施例2为应用于fet6生产制造过程之后，此时用于生产完成后进行检测。生产完成的fet6如图3所示，栅极引脚7（gatepad）通过金属互连线10与fet6的栅极1连接，源极引脚8（sourcepad）通过金属互连线10与fet6的源极2连接，漏极引脚9（drainpad）通过金属互连线10与fet6的漏极2连接。

如图1所示，一种fet6生产制造过程中t/y型栅特征尺寸的快速测量方法，包括正常电容范围建立步骤和快速测量步骤，正常电容范围建立步骤在快速测量步骤之前。其中，所述的正常电容范围建立步骤与实施例1相似，在此不进行赘述。

而所述的快速测量步骤包括以下子步骤：

s21：在fet6生产制造中，当完成整个fet6的生产工艺时，进入步骤s22；

s22：从电容表3上接出两根末端均连接有探针5的导线4；

s23：将其中一个探针5扎在栅极引脚7上并形成欧姆连接，将另外一个探针5扎在源极引脚8或漏极引脚9上并形成欧姆接触；连接后的示意图如图3所示；

s24：通过电容表3测量到该fet6半成品的栅极1与源极2、或栅极1与漏极2的电容值；

s25：将该fet6的规格型号以及步骤s24得到电容值与正常电容范围建立步骤得到的电容值的正常范围进行比较：若步骤s24得到的电容值超出正常范围时表示制造出来的t/y型栅存在工艺问题，当检测出制造出来的t/y型栅极1存在工艺问题时，则认为其为废品，可以进行销毁处理等；否则不存在问题，可以出厂。

实施例3为在生产过程中和生产完成后均对栅极1进行检测，不仅可以实现实施例1中的避免由于t/y型栅极1的金属沉积工艺时产生的问题但仍然进行后续生产浪费资源的问题，还可以表面由于后续工艺对栅极1特征尺寸的影响。具体过程如实施例1和实施例2所示，在此不进行赘述。

而在上述任意一个实施例中，所述fet6的材料包括但不限于gaas、gan、inp或sic化合物半导体。所述的特征尺寸包括栅宽和栅长，所述的栅宽的范围是1um~100mm，栅长的范围是0.05um~5um。所述的探针5为带屏蔽线的小信号探针5，针尖直径0.1μm~0.2μm。所述的导线4选用半刚性钨导线4，探针5选用与导线4同样材料的钨，屏蔽线选用镀金铜线并用特氟龙材料与钨导线4隔离。所述的半刚性钨导线4为50欧。所述的半刚性钨导线4的直径0.008英寸，所述的探针5的直径0.1μm~0.2μm。所述的电容表3的测量频率为1mhz，测量精度为10af，测量范围为50af~10nf。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。