一种沟道替换工艺的监测方法技术

本发明专利技术提供一种沟道替换工艺的监测方法，包括：提供外延形成替代沟道后的衬底的质量目标值以及其容差范围；提供具有鳍的衬底，去除鳍以形成开口；在开口中外延形成替代沟道；获得形成替代沟道后的衬底的质量；判断该质量是否在质量目标值的容差范围内。该方法直观、快速并对晶圆没有损伤，适用于量产时对沟道外延工艺的有效监测，以有效控制沟道外延工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及。
技术介绍
随着集成电路的高度集成，半导体器件尺寸不断减小，短沟道效应愈发显著，对传统器件结构提出了挑战，越来越多的新技术被应用到半导体器件中。目前，为了解决短沟道效应的问题，提出了鳍式场效应晶体管(Fin-FET)的立体器件结构，Fin-FET是具有鳍型沟道结构的晶体管，是目前半导体技术的发展方向之一。可以预见半导体技术节点将会发展到7nm，而在Fin-FET器件的基础上，将传统的Si沟道替换为高迁移率的材料已成为下一代集成电路技术的重要选择。在沟道替换工程中，通常地，将PM0S的Si沟道替换为Ge沟道；将NM0S的Si沟道替换为II1-V族的化合物沟道，如GaAs，InAs, InSb 等。在Fin-FET的沟道替换工程中，通常包括以下步骤:首先，在衬底100上形成鳍(Fin) 110的沟道,并在鳍110之间填满介质材料120,参考图1所示；而后，进行刻蚀，去除鳍110，从而形成开口 130，参考图2所示；接着，在开口 130中外延出单晶的替换沟道140，如Ge等，参考图3所示；而后，进行平坦化，参考图4所示；最后，刻蚀掉部分厚度的介质材料120，从而，在替换沟道间形成隔离结构150，如图5所示。在替换沟道工艺集成中，需要对沟道外延工艺进行有效的监控，来判断外延形成的替代沟道是否达到工艺要求。通常的，可以采用对外延形成的替代沟道的厚度进行测量来表征，确定是否达到工艺要求，但由于重新形成的沟道的形状不规则，其厚度的测量也较为困难。为此，需要提出直观的且适用于量产的快速监测方法，以判断沟道替换工艺是否达到工艺要求。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，提供，适用于量产监测，快速有效。为此，本专利技术提供了如下技术方案:，包括:提供外延形成替代沟道后的衬底的质量目标值以及其容差范围；提供具有鳍的衬底，去除鳍以形成开口 ；在开口中外延形成替代沟道；获得形成替代沟道后的衬底的质量；判断该质量是否在质量目标值的容差范围内。可选的，提供质量目标值的步骤具体为:测量特定产品的衬底在外延形成替代沟道后的质量，通过扫描电子显微镜分析该替代沟道的厚度和/或晶体结构，确定该衬底的质量为质量目标值。可选的，提供质量容差值的步骤具体为:测量该特定产品的其他多批次衬底在外延形成替代沟道后的质量，得到形成替代沟道后的质量变化数据，以确定容差范围。此外，本专利技术还提供了，包括:提供外延形成替代沟道前、后的质量差目标值以及其容差范围；提供具有鳍的衬底，去除鳍以形成开口，获得该衬底的第一质量；在开口中外延形成替代沟道，获得该衬底的第二质量；判断第二质量与第一质量的质量差是否在质量差目标值的容差范围内。可选的，提供质量差目标值的步骤具体为:测量特定产品的衬底在外延形成替代沟道前、后的质量，通过扫描电子显微镜分析该替代沟道的厚度和/或晶体结构，确定该衬底的质量为质量目标值。可选的，提供质量差容差值的步骤具体为:测量该特定产品的其他多批次衬底在外延形成替代沟道前、后的质量，得到外延形成替代沟道前、后的质量差变化数据，以确定容差范围。本专利技术实施例提供的沟道替换工艺的监测方法，通过测量外延形成替代沟道后的衬底的质量，来间接监测沟道外延工艺是否达到要求，该方法直观、快速并对晶圆没有损伤，适用于量产时对沟道外延工艺的有效监测，以有效控制沟道外延工艺。【附图说明】本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1-5为源漏应力工程工艺过程中的器件截面示意图；图6为根据本专利技术实施例一的沟道替换工艺的监测方法的流程示意图；图7为根据本专利技术实施例二的沟道替换工艺的监测方法的流程示意图。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。在本专利技术中，提供的沟道替换工艺的监测方法，通过测量外延形成替代沟道后的衬底的质量，来间接监测沟道外延工艺是否达到要求，该方法直观、快速并对晶圆没有损伤，适用于量产时对沟道外延工艺的有效监测，以有效控制沟道外延工艺。为了更好的理解本专利技术，以下将结合具体的实施例进行描述。实施例一以下将结合流程图6详细描述以外延形成替代沟道后的衬底的质量为目标进行监测的实施例。首先，提供外延形成替代沟道后的衬底的质量目标值以及其容差范围。在通常的沟道替换工艺中，首先，在衬底100上形成鳍110，并在鳍110之间填满介质材料120，参考图1所示；而后，进行刻蚀，去除鳍110，从而形成开口 130，参考图2所示；接着，进行外延工艺，在开口中生长替代沟道140，参考图3所示。在本专利技术实施例中，所述衬底，即晶片，可以为Si衬底、SOI (绝缘体上硅，SiliconOn Insulator)或其他半导体材料的衬底。在本实施例中，所述衬底为体硅衬底。可以采用传统的工艺在衬底上形成鳍，本实施例中，首先，在衬底上形成图案化的硬掩膜(图未示出)，在硬掩膜的掩蔽下进行刻蚀，以得到鳍，而后，进行介质材料的填充，如二氧化硅，并进行平坦化，直至暴露出鳍，参考图1所示。接着，进行选择性的刻蚀，腐蚀去除鳍，还可以进一步腐蚀至衬底的一定深度，从而形成开口 130，以用于形成替代沟道，参考图2所示。而后，进行外延生长，对于PM0S器件，可以外延形成Ge的替代沟道，对于NM0S器件，可以外延形成II1-V族的化合物的替代沟道，II1-V族的化合物如GaAs，InAs, InSb等，参考图3所示。在本实施例中，选择特定型号产品的晶片为采样衬底，并测量其在外延形成替代沟道后的质量，而后，通过扫描电子显微镜(SEM)对该衬底当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟道替换工艺的监测方法，其特征在于，包括：提供外延形成替代沟道后的衬底的质量目标值以及其容差范围；提供具有鳍的衬底，去除鳍以形成开口；在开口中外延形成替代沟道；获得形成替代沟道后的衬底的质量；判断该质量是否在质量目标值的容差范围内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，王桂磊，陈韬，崔虎山，卢一泓，李俊峰，赵超，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11