專利名稱：測定表面溝道pmos多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，特別涉及一種測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體集成電路芯片中器件的集成度越來越高，其中常用的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)的尺寸將進(jìn)一步縮小，且要求更低的工作電壓及更大的驅(qū)動電流。為縮小器件尺寸，降低成本，業(yè)界常常采用所謂的“自對準(zhǔn)通孔”(SAC)的方法；而對降低工作電壓，提高驅(qū)動電流，尤其是P型溝道的MOS管，則需要用到表面溝道(surfacechannel)器件。但是，當(dāng)二者結(jié)合起來的時候，對于柵極結(jié)構(gòu)及工藝將會有特殊的要求:I)在柵極多晶硅刻蝕之前進(jìn)行多晶硅N型與P型摻雜；2)N型多晶硅與P型多晶硅必須通過金屬或者金屬硅化物相連，以保證CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)以及SRAM(Static Random Access Memory,靜態(tài)隨機(jī)存忙器)的正常工作；MOSFET工藝過程通常包括以下步驟:一.有源區(qū)制備；二.雙阱離子注入；三.閾值電壓調(diào)整注入；四.MOS器件柵極氧化層生長；五.柵極制備，其中PMOS柵極采用摻雜為硼⑶的P型多晶硅；六.多晶硅氧化；七.輕摻雜漏(LDD)注入以及快速熱退火；八.氮化硅或者氧化硅側(cè)墻CVD淀積；九.源漏注入以及快速熱退火；十.自對準(zhǔn)金屬娃化物制備；十一.后段金屬連線。為此，需要判斷是否有硼⑶向金屬或者金屬硅化物發(fā)生擴(kuò)散、判斷硼⑶向金屬或者金屬硅化物發(fā)生擴(kuò)散對器件有多大影響、判斷硼(B)向金屬或者金屬硅化物發(fā)生擴(kuò)散對器件的影響是否能夠接受、判斷整片硅片面內(nèi)的擴(kuò)散程度是否一樣。但是，目前業(yè)界通常米用的 SIMS (Secondary 1n MassSpectrometry, 二次離子質(zhì)譜)以及比較 NM0S/PM0S 相對電容的方法均不能同時滿足以上要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，能電性能量化評估基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅的硼擴(kuò)散對器件的影響。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，包括以下步驟:一.利用基準(zhǔn)MOSFET工藝的過程和參數(shù)，制備第一 NMOS場效應(yīng)管與第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管；利用降低熱過程的MOSFET工藝，制備第二 NMOS場效應(yīng)管與第二表面溝道PMOS場
效應(yīng)管；降低熱過程的MOSFET工藝同基準(zhǔn)MOSFET工藝相比，柵極制備過程之后的熱過程的溫度降低和/或時間縮短，其它工藝過程和參數(shù)相同；其中，NMOS場效應(yīng)管采用N型多晶硅作為柵電極，PMOS采用摻雜為硼的P型多晶娃作為柵電極；二.計(jì)算第一 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN(A)與第二 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓 VTN(B)之差:Delta VTN = VTN(A) -VTN(B)；計(jì)算第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTP (A)與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓 VTP(B)之差=Delta VTP = VTP (A) -VTP (B)；三.比較Delta VTN與Delta VTP的絕對值，如果Delta VTP的絕對值小于等于Delta VTN的絕對值，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管沒有硼擴(kuò)散；如果DeltaVTP的絕對值遠(yuǎn)大于Delta VTN的絕對值，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管有明顯的硼擴(kuò)散。如果發(fā)生了硼擴(kuò)散，則可以對比第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管、第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的電性能來評估硼擴(kuò)散對器件的影響。如果Delta VTP的絕對值比Delta VTN的絕對值大超過50mV，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管有明顯的硼擴(kuò)散。降低熱過程的MOSFET工藝同基準(zhǔn)MOSFET工藝相比，柵極制備過程之后的熱過程的溫度降低至少10°c。降低熱過程的MOSFET工藝同基準(zhǔn)MOSFET工藝相比，柵極制備過程之后的熱過程的時間縮短至少10%。柵極制備過程之后的熱過程可以包括輕摻雜漏注入以及快速熱退火、源漏注入以及快速熱退火。一實(shí)施例，利用基準(zhǔn)MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第一硅片上制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，利用降低熱過程的MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第二硅片上同樣制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，其中NMOS場效應(yīng)管采用N型多晶硅作為柵電極，表面溝道PMOS采用摻雜為硼的P型多晶硅作為柵電極；根據(jù)第一硅片、第二娃片整片娃片面內(nèi)的相應(yīng)各NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小,相應(yīng)各表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小，來判斷第一硅片整個硅片各處的基準(zhǔn)MOSFET工藝的表面溝道PMOS場效應(yīng)管的硼擴(kuò)散程度的均勻性。本發(fā)明的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，通過比較基準(zhǔn)MOSFET工藝、降低熱過程的MOSFET工藝制造的雙柵N/PM0SFET閾值電壓的各自差異來判定基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅的硼擴(kuò)散，該方法需要制備出二組NMOS與表面溝道PMOS (其中NMOS采用N型多晶硅作為柵電極，表面溝道PMOS采用硼摻雜P型多晶硅作為柵電極)，該不同的二組N/PM0S只是工藝過程中的熱過程中的溫度和/或者時間不同，其它如閾值電壓調(diào)整離子注入等過程都一樣，然后分別測量二組NMOS與表面溝道PMOS的閾值電壓，得到二組NMOS閾值電壓之差、二組表面溝道PMOS閾值電壓之差，最后通過比較這兩個差值來實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅硼擴(kuò)散的判定。更為重要的是，如果基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅發(fā)生了硼擴(kuò)散，則可以對比以上二組表面溝道PMOS的電性能來評估基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅的硼擴(kuò)散對器件有多大的影響，且該影響能夠被電性能量化，也能夠測試器件以及IP的可靠性，從而能夠決定是否能夠接受，并且可以利用基準(zhǔn)MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第一硅片上制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，利用降低熱過程的MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第二硅片上同樣制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，根據(jù)第一硅片、第二硅片整片硅片面內(nèi)的相應(yīng)各NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小，相應(yīng)各表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小，來判斷常規(guī)MOSFET工藝的熱過程在整個硅片各處的硼擴(kuò)散程度的均勻性。


為了更清楚地說明本發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法一實(shí)施例不意圖；圖2是第一 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓與第二 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓不意圖；圖3是第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一測定表面溝道PMOS多晶娃柵硼向金屬或金屬娃化物擴(kuò)散的方法一實(shí)施例如圖1所示，包括以下步驟:一.利用基準(zhǔn)MOSFET工藝的過程和參數(shù)，制備第一 NMOS場效應(yīng)管與第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管；其中，NMOS場效應(yīng)管采用N型多晶硅作為柵電極，PMOS采用摻雜為硼(B)的P型多晶硅作為柵電極；利用降低熱過程的MOSFET工藝，制備第二 NMOS場效應(yīng)管與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管；降低熱過程的MOSFET工藝同基準(zhǔn)MOSFET工藝相比，柵極制備過程之后的熱過程的溫度降低和/或時間縮短，其它工藝過程和參數(shù)相同；較佳的降低熱過程的MOSFET工藝同基準(zhǔn)MOSFET工藝相比，柵極制備過程之后的熱過程的溫度降低至少10°C，時間縮短至少10%。其中，NMOS場效應(yīng)管采用N型多晶硅作為柵電極，PMOS采用摻雜為硼的P型多晶娃作為柵電極；二.測量得到第一 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN(A)、第二 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN(B)、第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTP(A)、第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTP(B)；計(jì)算第一 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN(A)與第二 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN(B)之差:Delta VTN = VTN(A) -VTN(B)；計(jì)算第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTP (A)與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓 VTP(B)之差=Delta VTP = VTP (A) -VTP (B)；三.比較Delta VTN與Delta VTP的絕對值，如果Delta VTP的絕對值小于等于Delta VTN的絕對值，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管沒有硼擴(kuò)散；如果DeltaVTP的絕對值遠(yuǎn)大于Delta VTN的絕對值，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管有明顯的硼擴(kuò)散。較佳的，如果Delta VTP的絕對值比Delta VTN的絕對值大超過50mV，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管有明顯的硼擴(kuò)散。較佳的，如果發(fā)生了硼擴(kuò)散，則測量得到第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管、第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的電性能，通過對比第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管、第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的電性能來評估硼擴(kuò)散對器件的影響。該影響能夠被電性能量化，也能夠測試器件以及IP(知識產(chǎn)權(quán)模塊)的可靠性，從而能夠決定硼擴(kuò)散是否能夠接受。較佳的，可以利用基準(zhǔn)MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第一硅片上制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，利用降低熱過程的MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第二硅片上同樣制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，其中NMOS場效應(yīng)管采用N型多晶娃作為柵電極，表面溝道PMOS米用摻雜為硼的P型多晶娃作為柵電極；根據(jù)第一娃片、第二娃片整片娃片面內(nèi)的相應(yīng)各NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小,相應(yīng)各表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小,來判斷第一娃片整個娃片各處的基準(zhǔn)MOSFET工藝的表面溝道PMOS場效應(yīng)管的硼擴(kuò)散程度的均勻性。實(shí)施例二基于實(shí)施例一，基準(zhǔn)MOSFET工藝包括以下步驟:一.有源區(qū)制備；二.雙阱離子注入；三.閾值電壓調(diào)整注入；四.MOS器件柵極氧化層生長；五.柵極制備，其中表面溝道PMOS柵極采用摻雜為硼(B)的P型多晶硅；六.多晶硅氧化；
七.輕摻雜漏(LDD)注入以及快速熱退火；八.氮化硅或者氧化硅側(cè)墻CVD淀積；九.源漏注入以及快速熱退火；十.自對準(zhǔn)金屬娃化物制備；-|.后段金屬連線。圖2所示是第一 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN(A)與第二 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN (B)，可見第一 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN (A)與第二 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN(B)之差幾乎為O。圖3所示是第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTP(A)與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTP(B)，可見第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTP(A)與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTP(B)之差的絕對值高達(dá)80mV。可以看出，基準(zhǔn)MOSFET工藝的熱過程會導(dǎo)致嚴(yán)重的硼擴(kuò)散，且該擴(kuò)散會導(dǎo)致高達(dá)約80mV的PMOS閾值電壓漂移。需要說明的是，以上兩圖中在不同的器件柵極氧化層厚度都能夠計(jì)算閾值電壓之差，從而均能得到相同的結(jié)論，但在該方法中，這種不同的柵極氧化層厚度并非必須的，從另一個角度反而說明該方法應(yīng)用的廣泛性。本發(fā)明的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，通過比較基準(zhǔn)MOSFET工藝、降低熱過程的MOSFET工藝制造的雙柵N/PM0SFET閾值電壓的各自差異來判定基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅的硼擴(kuò)散，該方法需要制備出二組NMOS與表面溝道PMOS (其中NMOS采用N型多晶硅作為柵電極，表面溝道PMOS采用硼摻雜P型多晶硅作為柵電極)，該不同的二組N/PM0S只是工藝過程中的熱過程中的溫度和/或時間不同，其它如閾值電壓調(diào)整離子注入等過程都一樣，然后分別測量二組NMOS與表面溝道PMOS的閾值電壓，得到二組NMOS閾值電壓之差、二組表面溝道PMOS閾值電壓之差，最后通過比較這兩個差值來實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅硼擴(kuò)散的判定。更為重要的是，如果基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅發(fā)生了硼擴(kuò)散，則可以對比以上二組表面溝道PMOS的電性能來評估基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅的硼擴(kuò)散對器件有多大的影響，且該影響能夠被電性能量化，也能夠測試器件以及IP的可靠性，從而能夠決定是否能夠接受，并且可以利用基準(zhǔn)MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第一硅片上制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，利用降低熱過程的MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第二硅片上同樣制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，根據(jù)第一硅片、第二硅片整片硅片面內(nèi)的相應(yīng)各NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小，相應(yīng)各表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小，來判斷常規(guī)MOSFET工藝的熱過程在整個硅片各處的硼擴(kuò)散程度的均勻性。
權(quán)利要求
1.一種測定表面溝道PMOS多晶娃柵硼向金屬或金屬娃化物擴(kuò)散的方法,其特征在于，包括以下步驟: 一.利用基準(zhǔn)MOSFET工藝的過程和參數(shù)，制備第一NMOS場效應(yīng)管與第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管； 利用降低熱過程的MOSFET工藝，制備第二 NMOS場效應(yīng)管與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管； 降低熱過程的MOSFET工藝同基準(zhǔn)MOSFET工藝相比，柵極制備過程之后的熱過程的溫度降低和/或時間縮短，其它工藝過程和參數(shù)相同； 其中，NMOS場效應(yīng)管采用N型多晶硅作為柵電極，PMOS采用摻雜為硼的P型多晶硅作為柵電極； 二.計(jì)算第一NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN(A)與第二 NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTN(B)之差:Delta VTN = VTN(A) -VTN(B)； 計(jì)算第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓VTP (A)與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓 VTP(B)之差=Delta VTP = VTP (A) -VTP (B)； 三.比較Delta VTN與Delta VTP的絕對值，如果Delta VTP的絕對值小于等于DeltaVTN的絕對值，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管沒有硼擴(kuò)散；如果Delta VTP的絕對值遠(yuǎn)大于Delta V TN的絕對值，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管有明顯的硼擴(kuò)散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，其特征在于， 如果發(fā)生了硼擴(kuò)散，則對比第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管、第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的電性能來評估硼擴(kuò)散對器件的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，其特征在于， 如果Delta VTP的絕對值比Delta VTN的絕對值大超過50mV，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管有明顯的硼擴(kuò)散。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，其特征在于， 降低熱過程的MOSFET工藝同基準(zhǔn)MOSFET工藝相比，柵極制備過程之后的熱過程的溫度降低至少10°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，其特征在于， 降低熱過程的MOSFET工藝同基準(zhǔn)MOSFET工藝相比，柵極制備過程之后的熱過程的時間縮短至少10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼擴(kuò)散的方法，其特征在于， 柵極制備過程之后的熱過程包括，輕摻雜漏注入以及快速熱退火、源漏注入以及快速熱退火。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，其特征在于，利用基準(zhǔn)MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第一硅片上制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，利用降低熱過程的MOSFET工藝的過程和參數(shù)，在第二硅片上同樣制造多個NMOS場效應(yīng)管、表面溝道PMOS場效應(yīng)管，其中NMOS場效應(yīng)管采用N型多晶硅作為柵電極，表面溝道PMOS采用摻雜為硼的P型多晶硅作為柵電極；根據(jù)第一硅片、第二硅片整片硅片面內(nèi)的相應(yīng)各NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小，相應(yīng)各表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差的絕對值大小，來判斷第一硅片整個硅片各處的基準(zhǔn)MOSFET工藝的表面溝道PMOS場效應(yīng)管的硼擴(kuò) 散程度的均勻性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測定表面溝道PMOS多晶硅柵硼向金屬或金屬硅化物擴(kuò)散的方法，利用基準(zhǔn)MOSFET工藝的過程和參數(shù)，制備第一NMOS場效應(yīng)管與第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管；利用降低熱過程的MOSFET工藝，制備第二NMOS場效應(yīng)管與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管；比較第一NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓與第二NMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差Delta VTN及第一表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓與第二表面溝道PMOS場效應(yīng)管的閾值電壓之差Delta VTP的絕對值，如果Delta VTP的絕對值小于等于Delta VTN的絕對值，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管沒有硼擴(kuò)散；如果Delta VTP的絕對值遠(yuǎn)大于Delta VTN的絕對值，則基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS場效應(yīng)管有明顯的硼擴(kuò)散。該方法能電性能量化評估基準(zhǔn)MOSFET工藝表面溝道PMOS多晶硅的硼擴(kuò)散對器件的影響。
文檔編號G01N13/00GK103175757SQ20111043348
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者劉劍, 熊濤, 孫堯, 羅嘯, 陳瑜, 陳華倫 申請人:上海華虹Nec電子有限公司