CN102800607A - 提高制程能力的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高制程能力的方法，包括：选择关联测试点；获取所述关联测试点的栅氧化层厚度，并根据所述栅氧化层厚度估计对应的阈值电压；根据所估计的阈值电压，选择对应的轻掺杂漏区(LDD)离子浓度进行离子注入；反复进行阈值电压估计步骤及离子注入步骤，直至所述阈值电压趋于正态分布。本发明通过当前测量的栅氧化层厚度对离子注入的浓度进行调整，使得各批次间的阈值电压趋于正态分布，从而减小标准偏差，以及提高制程能力，避免了重新设计制程流程，节省了大量的人力和时间，并提高了生产效率。

Description

提高制程能力的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，且特别涉及提高制程能力的方法。

背景技术

制程能力是工序固有的能力，通常采用制程能力指数Cpk来衡量。制程能力指数用来描述制程能力满足产品质量标准要求的程度，或是工序在一定时间里处于稳定状态下的实际加工能力，是半导体制造工艺中的重要参数。通常，制程能力指数Cpk越大，说明制程能力越高。一般地，制程能力指数可具有以下分类：当Cpk≥2.0时，表示制程能力特优，可考虑成本的降低；当2.0＞Cpk≥1.67，表示制程能力优，应当继续保持；当1.67＞Cpk≥1.33时，表示制程能力良好，状态稳定，但应尽力提升；当1.33＞Cpk≥1.0时，表示制程能力状态一般，生产因素稍有变化将会产生不良的危险，应利用各种资源及方法进行提升；当1.0＞Cpk≥0.67，表示制程不良较多，必须提升其能力；当0.67＞Cpk时，表示制程能力太差，不可接受。

目前的生产工艺中，通常在硅片制造完成之后，对硅片上的测试图形结构进行晶圆允许测试（WAT），从而通过各个电参数来监控制程能力状态。然而，即使测试结果不尽如人意，也无法即时对其进行调整，只能对不良产品进行标注及废弃。

发明内容

本发明提供了一种提高制程能力的方法，通过当前测量的栅氧化层厚度对离子注入的轻掺杂漏区浓度进行调整，使得阈值电压趋于正态分布，从而减小标准偏差，并进而提高制程能力。

为了实现上述技术目的，本发明提出一种提高制程能力的方法，包括：选择关联测试点；获取所述关联测试点的栅氧化层厚度，并根据所述栅氧化层厚度估计对应的阈值电压；根据所估计的阈值电压，选择对应的轻掺杂漏区离子浓度进行离子注入；反复进行阈值电压估计步骤及离子注入步骤，直至所述阈值电压趋于正态分布。

可选的，所述关联测试点是指其栅氧化层厚度的改变会使得制程能力指数也发生改变的测试点。

可选的，所述根据所估计的阈值电压选择对应的轻掺杂漏区离子浓度进行离子注入包括：根据阈值电压的值确定对应的轻掺杂漏区离子注入的浓度。

可选的，所述根据所估计的阈值电压选择对应的轻掺杂漏区离子浓度进行离子注入包括：根据阈值电压的偏离值，对预定的轻掺杂漏区离子注入浓度进行增加或减少。

相较于现有技术，本发明根据所测量的栅氧化层厚度对阈值电压进行估计，并将所估计的阈值电压与期望阈值电压进行比较之后，根据所估计阈值电压的偏离值对后续轻掺杂离子注入的离子浓度进行调整，使得阈值电压更加趋于正态分布，以实现通过轻掺杂离子注入的前反馈实时对制程能力指数进行改善，避免了重新设计制程流程，不仅节省了人力和物力，也提高了生产效率。

附图说明

图1为标准偏差与制程能力指数关系示意图；

图2为本发明提高制程能力的方法的流程示意图；

图3为本发明关联测试点的阈值电压和栅氧化层厚度的关系示意图；

图4为未应用本发明提高制程能力的方法时，阈值电压分布示意图；

图5为应用本发明提高制程能力的方法之后，阈值电压分布示意图。

具体实施方式

发明人经过多次生产实践，发现所采集数据的标准偏差与制程能力指数存在非常紧密的联系；通常，所采集数据的标准偏差越小，说明数据的稳定性越好，则对应的制程能力指数越大，反之亦然。参考图1，不难发现，所采集数据的标准偏差101与制程能力指数102关系紧密。发明人正是利用上述制程能力指数与所采集数据的标准偏差之间的这一关系，通过降低数据之间的标准偏差，有效地提高制程能力指数。

下面将结合具体实施例和附图，对本发明进行详细阐述。

参考图2，本发明提供了一种提高制程能力的方法，包括：

步骤S1，选择关联测试点；

步骤S2，获取所述关联测试点的栅氧化层厚度，并根据所述栅氧化层厚度估计对应的阈值电压；

步骤S3，根据所估计的阈值电压，选择对应的离子浓度进行离子注入；

反复进行步骤S2及步骤S3，直至所述阈值电压趋于正态分布。

其中，在步骤S1中，所述关联测试点与制程能力指数具有关联性，因此在调整该关联测试点的相关参数时，能够对制程能力产生影响。在一种具体实施方式中，所述关联测试点的栅氧化层厚度和对应的制程能力指数之间存在较强的关联性；也就是说，该关联测试点栅氧化层厚度的微小变化也会使得制程能力指数发生改变。参考图3，当其栅氧化层厚度在36.91埃至37.86埃之间变化时，对应的制程能力指数Cpk经历从1.33至1.58的改变，因此，该测试点为关联测试点。

在步骤S2中，对所述关联测试点栅氧化层厚度的测量以及根据该栅氧化层厚度估计阈值电压可采用现有的方法，具体实现方式并不对本发明的发明思路造成影响。例如，可采用以下方法计算阈值电压V_t：

$V_t=V_{\mathrm{fb}}+{2\mathrm{\Φ}}_f+\frac{\sqrt{{2\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{si}}{\mathrm{qN}}_A({2\mathrm{\Φ}}_f+V_{\mathrm{BS}})}}{C_{\mathrm{OX}}}$

其中,V_fb:为平带电压，Φ_f:为掺杂硅由费米能级，E_f为到本征电位E_i的电位差，N_A为受主杂质的浓度，C_OX为栅氧化层的电容值，V_BS为衬底到源区的崩溃电压。

在步骤S3中，可根据阈值电压的值确定对应的轻掺杂漏区离子注入的浓度，也可根据阈值电压的偏离值，对预定的离子注入浓度进行调整。例如在一种具体实施方式中，在NMOS晶体管中，当所估计的阈值电压偏高时，可减少后续N型离子轻掺杂注入的浓度；当所估计的阈值电压偏低时，可增加后续N型离子轻掺杂注入的浓度。本发明方法同时也可用于例如PMOS晶体管中阈值电压、或NMOS晶体管或PMOS晶体管等其它参数的调整，在对其它参数进行调整时，步骤S3中根据阈值电压对离子注入浓度调整的方式可随待调整参数对阈值电压的要求而作适应性改变。

在一种具体实施方式中，当制程能力指数为1.33至1.5时，根据所测得栅氧化层厚度所估计的阈值电压为0.7091伏特至0.7148伏特，通过降低预定的离子浓度，例如采用1.99*e¹³，进行离子注入之后测得阈值电压范围被调整至0.7033至0.709。在另一种具体实施方式中，当制程能力指数为1.5至1.57时，根据所测得栅氧化层厚度所估计的阈值电压为0.7040伏特至0.7091伏特，符合预定的要求，因此可按照预定的离子浓度进行离子注入。当制程能力指数小于1.33时，根据所测得栅氧化层厚度所估计的阈值电压为0.6901伏特至0.6983伏特，通过提高降低预定的离子浓度，例如采用2.21*e¹³，进行离子注入之后测得阈值电压范围被调整至0.7026至0.7107。在上述各实施方式中，由于调整了阈值电压，使得标准偏差，例如堆与堆之间的标准偏差，明显减小，只有原先的三分之一，从而有效的提高了制程能力指数。

参考图4和图5，其中图4为应用本发明方法之前所获得的阈值电压范围，而图5为应用本发明方法之后所获得的阈值电压范围。对比两图，不难看出，应用本发明方法之后，能够明显地使阈值电压更加趋于正态分布，从而能够有效地减少标准偏差，进而提高制程能力指数。

相较于现有技术，本发明通过测量栅氧化层厚度，根据所测量的栅氧化层厚度对阈值电压进行估计，并将所估计的阈值电压与期望阈值电压进行比较之后，根据所估计阈值电压的偏离值对后续轻掺杂离子注入的离子浓度进行调整，使得阈值电压更加趋于正态分布，以实现通过轻掺杂离子注入的前反馈实时对制程能力指数进行改善，避免了重新设计制程流程，也因此节省了大量的人力和时间，提高了生产效率。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种提高制程能力的方法，其特征在于，包括：

选择关联测试点；

获取所述关联测试点的栅氧化层厚度，并根据所述栅氧化层厚度估计对应的阈值电压；

根据所估计的阈值电压，选择对应的轻掺杂漏区离子浓度进行离子注入；

反复进行阈值电压估计步骤及离子注入步骤，直至所述阈值电压趋于正态分布。

2.如权利要求1所述的提高制程能力的方法，其特征在于，所述关联测试点是指其栅氧化层厚度的改变会使得制程能力指数也发生改变的测试点。

3.如权利要求1所述的提高制程能力的方法，其特征在于，所述根据所估计的阈值电压选择对应的轻掺杂漏区离子浓度进行离子注入包括：根据阈值电压的值确定对应的离子注入的浓度。

4.如权利要求1所述的提高制程能力的方法，其特征在于，所述根据所估计的阈值电压选择对应的轻掺杂漏区离子浓度进行离子注入包括：根据阈值电压的偏离值，对预定的离子注入浓度进行增加或减少。

Images