CN109148313A - 用来监控镍硅化物的形成的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用来监控镍硅化物的形成的方法，其步骤包含进行一蚀刻制作工艺在栅极结构的两侧形成间隔壁、进行一快速热处理制作工艺在栅极结构与基底上形成镍硅化物特征、针对镍硅化物特征进行一电子束检测、以及将电子束检测所得到的信息回馈到先进制作工艺控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制作工艺，特别是涉及一种在制作工艺期间判定缺陷的线上检测方法。
背景技术
一般的集成电路制作工艺会包含形成导体区域与硅化物区域的步骤。例如，镍硅化物(nickel silicide,NiSi)区域可用来作为一接触部位来与源极、漏极以及/或栅极等晶体管部位进行电连接。随着半导体节点或线宽的尺寸变得越来越小，金属硅化制作工艺也变得越来越有挑战性，容易在金属硅化物区域发现明显的缺陷，如镍硅化物形成不完全、硅化物在制作工艺中不当扩张等。这类的缺陷都会影响元件的电性，引起诸如高漏电、开路、短路或造成其他缺陷等问题。特别是上述的诸多问题通常都会在封装前的裸晶针测(chip probing,CP)阶段或是封装后的最终测试(final testing,FT)阶段才被检测出来，在发现到问题的当下可能线上已经处理并产出了许多有同样问题的不良品。故此，现今业界需要一套有效的方法来监控并改善上述的硅化物相关问题。
发明内容
为了因应上述镍硅化物区域易产生缺陷的问题，本发明提出了一套检测方法，其特点在于在形成镍硅化物后就直接线上(inline)即时针对金属硅化物进行电子束检测，其有别于现有技术都在裸晶针测或是最终测试阶段才检测出镍硅化物缺陷的作法，可在线上制作工艺期间就检测出镍硅化物缺陷，并可将检测出的数据直接即时回馈到先进制作工艺控制系统来调整相关制作工艺参数，避免继续产出不良品，并进而对相关制作工艺进行调整。
本发明的其一目的即为提出一种用来监控镍硅化物的形成的方法，其步骤包含提供一基底、在基底上形成栅极结构、在栅极结构与基底上形成一介电层、进行一蚀刻制作工艺使得介电层转变成位于该栅极结构两侧的间隔壁、进行一快速热处理制作工艺在栅极结构与基底上形成镍硅化物特征、针对该镍硅化物特征进行一电子束检测、以及将电子束检测所得到的信息回馈到先进制作工艺控制系统。
本发明的这类目的与其他目的在阅者读过下文以多种附图与绘图来描述的优选实施例细节说明后必然可变得更为明了显见。
本说明书含有附图并于文中构成了本说明书的一部分，使阅者对本发明实施例有进一步的了解。该些附图是描绘了本发明一些实施例并连同本文描述一起说明了其原理。
附图说明
图1至图4为本发明实施例形成镍硅化物特征的流程的截面示意图；
图5为本发明实施例监控镍硅化物的形成的方法流程图；以及
图6为本发明实施例电子束检测所反映出的镍硅化物异常影像图。
主要元件符号说明
100 基底
102 栅极结构
104 栅介电层
106 第一间隔壁
108 介电层
108a 第二间隔壁
109 凹陷区域
110 镍硅化物
S1-S5 步骤
F1-F3 回馈步骤
具体实施方式
须注意本说明书中的所有附图都为图例性质，为了清楚与方便附图说明之故，附图中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现，一般而言，图中相同的参考符号会用来标示修改后或不同实施例中对应或类似的元件特征。
在下文的细节描述中，元件符号会标示在随附的附图中成为其中的一部份，并且以可实行该实施例的特例描述方式来表示。这类实施例会说明足够的细节使该领域的一般技术人士得以具以实施。为了图例清楚之故，附图中可能有部分元件的厚度会加以夸大。阅者须了解到本发明中亦可利用其他的实施例或是在不悖离所述实施例的前提下作出结构性、逻辑性、及电性上的改变。因此，下文的细节描述将不欲被视为是一种限定，反之，其中所包含的实施例将由随附的权利要求来加以界定。
图1至图4为根据本发明实施例形成镍硅化物特征的各个步骤流程的截面示意图。下文中将参照该些附图来说明根据本发明的实施例细节，并请同时参照图5来了解各个步骤的顺序以及流程。请参照图1，首先提供一半导体类的基底100作为半导体元件的形成基础。基底100可采用硅基底、硅锗(SiGe)基底、绝缘层覆硅(silicon-on-insulator)基底等，但不限于此。接着在基底100上形成一栅极结构102，其制作步骤可包含依序在基底100上形成一栅介电材料层，如一氧化硅层或是高介电(high-k)材料层以及一栅极材料层，如单晶硅层或多晶硅层，(两者都未示出)。接着进行一光刻蚀刻制作工艺将该栅介电层与该半导体层图案化成栅极的形状，以形成栅极结构102以及介于栅极结构102与基底100之间的栅介电层104，之后并在栅极结构102的两侧侧壁上形成第一间隔壁106，其用来界定出作为源/漏极的重掺杂区域。第一间隔壁106可选自氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、氮氧化硅等材料。上述形成栅极结构各部位的制作工艺为现有技术，于此不再多予详细赘述。
接下来请参照图2，在形成栅极结构102与第一间隔壁106之后，接着在其上形成另一介电层108(步骤S1)。介电层108共形地形成在栅极结构102、第一间隔壁106以及基底100上，其在后续可用来制作第二间隙壁以界定出硅化物的形成区域范围。介电层108的材料如同第一间隔壁106，可选自氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、氮氧化硅等材料。从图2中可以看到相邻的栅极结构间会有一凹陷区域109。
接下来请参照图3，在形成介电层108之后，进行一蚀刻制作工艺E1，如一各向同性蚀刻制作工艺，将介电层108转变成位于第一间隔壁106外侧的第二间隔壁108a，其用以界定出源/漏极区域上作为接触介质的硅化物区域的范围(步骤S2)。在蚀刻过后，原本被介电层108所覆盖的栅极结构102顶面会裸露出来，而相邻的栅极结构之间未被第二间隔壁108a覆盖的基底100也会裸露出来。
接下来请参照图4，进行一金属硅化制作工艺，以在裸露的栅极结构102顶面以及基底面上形成镍硅化物(nickel silicide,NiSi)110(步骤S3)。此金属硅化制作工艺可包含先在基底面上蒸镀一层镍金属，之后再将整批晶片送进炉管进行高温的快速热处理(rapid thermal process,RTP)，如快速热退火制作工艺，来使与裸露的硅栅极结构与硅基底接触的镍反应成镍硅化物。金属硅化物具有良好的低片电阻，可降低晶体管在栅极与源/漏极部位的接触电阻。尽管本发明以镍硅化物为例子，须注意视产品与制作工艺而定，其也可能采用其他的金属，如钴(Co)、钛(Ti)等金属。从图4中可以看到仅有裸露的硅质表面区域才会形成镍硅化物，其他为间隔壁所覆盖的区域不会产生反应。
随着元件的尺寸越来越微缩，所形成的第二间隔壁108a之间能裸露出的硅质基底面积也越来越小，如此的情况在实作中会导致镍硅化物110容易有形成不全的缺陷发生，进而导致电性方面的失效。为了检测出这样的缺陷，本发明在镍硅化物110形成后会立刻进行一线上(inline，在制作工艺期间)的电子束(e-beam)检测步骤(步骤S4)，其可能整合并由一扫描式电子显微镜机台来执行。此电子束检测步骤可包含多种扫描环境与模式来找出辨别不同种类的缺陷，如基底错位、硅化物特征形成不全、硅化物不当扩张(如扩张到邻近间隔壁的下方而与栅极结构连接短路)、以及/或其他类型的缺陷。此检测视制作工艺需求可采单盒多片、每片或是其他的取样模式来进行。
在本发明实施例中，通过以高能量与低能量的电子束对比扫描，电子束检测步骤可以收集扫描区域的灰度影像并测绘(mapping)，以此判别出硅化物异常生成的程度、区域以及单位面积下缺陷数目等信息。例如图6中所示异常的黑影区域即为硅化物生成不全缺陷的所在。本发明电子束检测的其一特点在于其是在形成镍硅化物之后就立即进行线上(inline)的即时检测，有别于现有技术都是在裸晶针测(chip probing,CP)阶段或是封装后的最终测试(final testing,FT)阶段才进行此检测，如此可在问题发生的当下就知晓并停止制作工艺，避免不良品的数目进一步扩大。
本发明的另一特点在于检测所得出的信息，包含测绘的区域、影像、以及单位面积下缺陷数目等信息，会立即回馈至先进制作工艺控制(advanced process control,APC)系统(回馈步骤F1)，并由该先进制作工艺控制(advanced process control,APC)系统根据所接收到的信息进行配方(recipe)管理、制作工艺分析、配方调整、历史数据库查询等回应动作。由于如前文所述硅化物生成不全的因素大多导因于裸露的硅质面过小，其可能进一步是导因于形成间隔壁的蚀刻步骤E1的制作工艺变异或异常所致，故此回馈步骤会针对蚀刻制作工艺端方面的参数与环境来做调整或微调，其也可能搭配量测步骤所量测的间隔壁底部临界尺寸(critical dimension,CD)回馈(回馈步骤F2)来做判断与对应的分析处理。此外，制造流程中也可加入针对硅化物反应后的间隔壁宽度来回馈量测信息(回馈步骤F3)，如此可进一步厘清判别硅化物生成不全的原因所在。
在进行电子束检测以及相关回馈以及制作工艺参数调整后，线上的在制品还会进行后续的诸多制作工艺，最后才会来到裸晶针测以及封装阶段，并进行最终测试(步骤S5)。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。
Claims (6)
1.一种用来监控镍硅化物的形成的方法，包含：
提供一基底；
在该基底上形成栅极结构；
在该栅极结构与该基底上形成一介电层；
进行一蚀刻制作工艺，使得该介电层转变成位于该栅极结构两侧的间隔壁；
进行一快速热处理制作工艺，在该栅极结构与该基底上形成镍硅化物特征；
针对该镍硅化物特征进行一电子束检测；以及
将该电子束检测所得到的信息回馈到制作工艺控制系统。
2.如权利要求1所述的用来监控镍硅化物的形成的方法，其中回馈的该信息被用来微调该蚀刻制作工艺的制作工艺参数。
3.如权利要求1所述的用来监控硅化镍的形成的方法，其中该电子束检测是在裸晶针测与最终测试前进行。
4.如权利要求1所述的用来监控镍硅化物的形成的方法，其中该电子束检测是用以收集即时信息的线上(inline)检测。
5.如权利要求1所述的用来监控镍硅化物的形成的方法，其中该电子束检测所得到的信息包括镍硅化物所形成区域的测绘(mapping)、镍硅化物的缺陷影像、以及单位面积下的镍硅化物缺陷数目。
6.如权利要求1所述的用来监控镍硅化物的形成的方法，还包括在形成该间隔壁前先在该栅极结构的两侧形成第一间隔壁。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190104 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |