一种膜层厚度表征方法技术

本发明专利技术公开了一种膜层厚度表征方法，包括：提供一具有多个膜层叠层的测试样品；获取各所述膜层的电子能量损失谱，依据所述电子能量损失谱中各所述膜层的强度信号，得到能量损失区间；在透射电子显微镜的能量过滤模式下，选取所述能量损失区间中的能量损失值作为参数进行输入，得到各所述膜层的表征图像，确定目标膜层的厚度。本发明专利技术能够提高能量分辨率，避免由于元素分布界限不清淅导致的测量误差，从而实现通过输出的各膜层表征图像，准确测量各膜层厚度的目的，同时具有数据处理及操作较简单的优点，易于推广。易于推广。易于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种膜层厚度表征方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路
，尤其涉及一种膜层厚度表征方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路产业化技术的进步，半导体器件的尺寸也得到不断微缩。作为当前的主要技术方向之一，采用金属栅极与高介电常数绝缘层相结合的栅结构(以下简称“HKMG”)形式，能够有效解决栅介质薄弱导致的漏电或多晶硅栅耗尽效应等一系列问题，并可提供较佳的效能表现。由于HKMG工艺中PMOS和NOMS的各膜层种类与厚度有着较大差异，会对芯片性能产生不同影响；因此，探索一种能够准确表征各膜层厚度的方法，对HKMG的工艺监测及性能改进具有重要意义。
[0003]目前，现有测量HKMG各膜层厚度的方法，是采用高分辨率透射电镜(HRTEM)和能谱仪扫描(EDS mapping)获取对应图像，来表征各膜层的元素分布及进行厚度测量。然而，上述方法存在以下不足：
[0004](1)高分辨率透射电镜生成的图像灰阶模糊，边界不清晰，因而难以准确测量膜层厚度。
[0005](2)HKMG膜层中通常含有TiN层，而晶态的TiN由于存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜层厚度表征方法，其特征在于，包括：提供一具有多个膜层叠层的测试样品；获取各所述膜层的电子能量损失谱，依据所述电子能量损失谱中各所述膜层的强度信号，得到能量损失区间；在透射电子显微镜的能量过滤模式下，选取所述能量损失区间中的能量损失值作为参数进行输入，得到各所述膜层的表征图像，确定目标膜层的厚度。2.根据权利要求1所述的膜层厚度表征方法，其特征在于，所述获取各所述膜层的电子能量损失谱，依据所述电子能量损失谱中各所述膜层的强度信号，得到能量损失区间，具体包括：获取各所述膜层的电子能量损失谱，在各所述电子能量损失谱上选取其中一个所述膜层的强度信号同时大于两个其他所述膜层的强度信号时对应的能量损失值，从中选出符合标准的能量损失区间。3.根据权利要求2所述的膜层厚度表征方法，其特征在于，所述测试样品包括自上而下依次相邻且材质各不相同的第一上层膜层、目标膜层和第一下层膜层；所述获取各所述膜层的电子能量损失谱，在各所述电子能量损失谱上选取其中一个所述膜层的强度信号同时大于两个其他所述膜层的强度信号时对应的能量损失值，从中选出符合标准的能量损失区间，具体包括：获取所述目标膜层的第一电子能量损失谱、所述第一上层膜层的第二电子能量损失谱和所述第一下层膜层的第三电子能量损失谱；根据各所述电子能量损失谱确定第一能量损失区间和第二能量损失区间，其中所述第一能量损失区间中，每一个所述能量损失值上对应的所述第一电子能量损失谱上的第一强度信号均大于所述第二电子能量损失谱上对应的第二强度信号，且所述第二能量损失区间中，每一个所述能量损失值上对应的所述第一电子能量损失谱上的所述第一强度信号均大于所述第三电子能量损失谱上对应的第三强度信号；选取所述第一能量损失区间与所述第二能量损失区间之间的交集区间作为所述能量损失区间。4.根据权利要求2所述的膜层厚度表征方法，其特征在于，所述测试样品包括自上而下依次相邻且材质各不相同的第一上层膜层、目标膜层和第一下层膜层；所述获取各所述膜层的电子能量损失谱，在各所述电子能量损失谱上选取其中一个所述膜层的强度信号同时大于两个其他所述膜层的强度信号时对应的能量损失值，从中选出符合标准的能量损失区间，具体包括：获取所述目标膜层的第一电子能量损失谱、所述第一上层膜层的第二电子能量损失谱和所述第一下层膜层的第三电子能量损失谱；根据各所述电子能量损失谱确定第一能量损失区间和第二能量损失区间，其中所述第一能量损失区间中，每一个所述能量损失值上对应的所述第一电子能量损失谱上的第一强度信号均大于所述第二电子能量损失谱上对应的第二强度信号，且所述第二能量损失区间中，每一个所述能量损失值上对应的所述第一电子能量损失谱上的所述第一强度信号均大于所述第三电子能量损失谱上对应的第三强度信号；在所述第一能量损失区间中，计算每一个所述能量损失值上对应的所述第二强度信号
与所述第一强度信号之间的第一强度信号比值，在所述第二能量损失区间中，计算每一个所述能量损失值上对应的所述第三强度信号与所述第一强度信号之间的第二强度信号比值；将所述第一强度信号比值均小于第一阈值且连续的子区间，确定为第三能量损失区间，并将所述第二强度信号比值均小于所述第一阈值且连续的子区间，确定为第四能量损失区间；选取所述第三能量损失区间与所述第四能量损失区间之间的交集区间作为所述能量损失区间。5.根据权利要求4所述的膜层厚度表征方法，其特征在于，所述第一阈值范围为60％～80％。6.根据权利要求4所述的膜层厚度表征方法，其特征在于，所述第三能量损失区间和所述第四能量损失区间的范围为5～10eV。7.根据权利要求2所述的膜层厚度表征方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕淼，叶红波，吴大海，朱子轩，苟元华，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：