專利名稱：半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測 試結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路中的M0S晶體管的柵氧化層的厚度也由 20-30nm降至lnm以下。柵氧化層不斷向薄膜方向發(fā)展，而電源電壓卻不宜降低，在較高的 電場強(qiáng)度下。勢必使柵氧化層的性能成為一個突出的問題。柵氧抗電性能不好將引起M0S 器件電參數(shù)不穩(wěn)定，如闡值電壓漂移，跨導(dǎo)下降、漏電流增加等，進(jìn)一步可引起柵氧的擊 穿，導(dǎo)致器件的失效，使整個集成電路陷入癱瘓狀態(tài)。因此，柵氧化層的可靠性變的至關(guān)重 要，而柵氧化層的可靠性問題主要討論缺陷密度(Defect Density)問題和與時間有關(guān)的介 質(zhì)擊穿(TDDB :Time Dependent Dielectric Breakdown)問題，多年來這些問題一直是超大 規(guī)模集成電路可靠性研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點，也是限制集成度提高的重要原因。柵氧化層完整性(G0I)測試主要監(jiān)測評估柵氧化層受外在因素的影響，這些因素 包括制程中產(chǎn)生的缺陷或者微?！，F(xiàn)有技術(shù)G0I測試結(jié)構(gòu)主要監(jiān)測有源區(qū)，多晶硅柵邊緣， 淺槽隔離邊緣的缺陷，請參見圖1A至圖1C，現(xiàn)有技術(shù)的G0I測試結(jié)構(gòu)主要有以下類型請參見圖1A，其所示的G0I測試結(jié)構(gòu)為有源區(qū)類型方形的多晶硅柵110覆蓋方 形的有源區(qū)120，該結(jié)構(gòu)擁有最大的有源區(qū)面積，用以監(jiān)測有源區(qū)120的應(yīng)力(stress)對柵 氧化層造成的影響。請參見圖1B，其所示的G0I測試結(jié)構(gòu)為多晶硅柵邊緣類型條狀多晶硅柵130覆 蓋方形有源區(qū)140，該結(jié)構(gòu)擁有最大的多晶硅柵邊緣長度，用以監(jiān)測條狀多晶硅柵130邊緣 的應(yīng)力對柵氧化層造成的影響。請參見圖1C，其所示的G0I測試結(jié)構(gòu)為淺槽隔離邊緣類型方形多晶硅柵150覆 蓋包括條狀淺槽隔離160的有源區(qū)170，該結(jié)構(gòu)擁有最大的淺槽隔離邊緣長度，用以監(jiān)測淺 槽隔離160邊緣的應(yīng)力對柵氧化層造成的影響。然而由于工藝的發(fā)展，對G0I的測試技術(shù)也提出了新的挑戰(zhàn)，特別是隨著柵氧化 層厚度的變化，新材料的引入，傳統(tǒng)的G0I測試方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工藝的進(jìn)步。在現(xiàn)有技術(shù)中，G0I測試結(jié)構(gòu)只是注重在柵有源區(qū)，多晶硅柵邊緣，淺槽隔離邊緣 的應(yīng)力對柵氧化層造成的影響進(jìn)行監(jiān)測，然而這些結(jié)構(gòu)卻忽略了對多晶硅柵邊緣和淺槽 隔離邊緣相接近處的應(yīng)力所產(chǎn)生的影響，而淺槽隔離邊緣的應(yīng)力對多晶硅柵邊緣的刻蝕 有負(fù)面的影響，請參見圖2，其所示為STI剖面結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)圖可知在有源區(qū)210的平面 區(qū)上生長出的柵氧化膜厚度220為26 而在頂角區(qū)域，由于受到擠壓應(yīng)力，氧化膜厚度 只有20-24人。這種厚度不均勻會造成兩個嚴(yán)重的后果一是導(dǎo)致雙峰效應(yīng)(double-hump effect) ；二是影響柵介質(zhì)層的可靠度，即柵氧化層完整性G0I。對于采用STI工藝的M0S器 件，邊緣電場的作用會造成器件的閾值電壓(thereshold voltage, Vth)在接近STI區(qū)域降 低，產(chǎn)生寄生的低閾值電壓M0S管，惡化了器件在亞閾值區(qū)域的性能。而且較薄的氧化膜的擊穿特性差，通常在G0I測試中最早失效的區(qū)域就是在STI邊緣。由于現(xiàn)有技術(shù)中的G0I測試結(jié)構(gòu)忽略對這部分進(jìn)行缺陷分析，導(dǎo)致器件因這部分 存在缺陷而失效的情況時有發(fā)生，特別是隨著柵氧化層厚度的減小，和新材料的應(yīng)用，如高 介電常數(shù)的材料和新型金屬柵的應(yīng)用，以上問題導(dǎo)致器件失效的問題變的日益突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的柵氧化層完整性測試結(jié)構(gòu)忽略對柵氧化層邊緣和 淺槽隔離邊緣相接近處的缺陷，導(dǎo)致器件因這部分存在缺陷而失效的情況時有發(fā)生的問題。有鑒于此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)，包括有源 區(qū)；所述多個淺槽隔離交叉設(shè)置于所述有源區(qū)中；所述多個柵極結(jié)構(gòu)平行間隔的覆蓋于所 述淺槽隔離上。進(jìn)一步的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極及柵氧化層。進(jìn)一步的，所述柵極為多晶硅或金屬柵。進(jìn)一步的，所述柵氧化層為氧化層，氮化層或高介電常數(shù)材料層。利用本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)可以監(jiān)測出多晶硅柵 邊緣和淺槽隔離邊緣相接近處的應(yīng)力對柵氧化層造成的影響，并通過缺陷分析可以有效的 避免淺槽隔離邊緣的應(yīng)力對柵邊緣的刻蝕的負(fù)面影響。


圖1A至圖1C所示為現(xiàn)有技術(shù)中的柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為淺槽隔離剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A至圖3B所示為本發(fā)明一實施例提供的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié) 構(gòu)示意圖；圖4A至圖4C所示為本發(fā)明另一實施例提供的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試 結(jié)構(gòu)示意圖。圖5所示為本發(fā)明另一實施例提供的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的技術(shù)特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖，給出具體實施例，對本發(fā)明做 進(jìn)一步的描述。本發(fā)明的實施例提供一種半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)，該測試結(jié)構(gòu)， 包括有源區(qū)；所述多個淺槽隔離(STI)交叉設(shè)置于所述有源區(qū)中；所述多個柵極結(jié)構(gòu)平行 間隔的覆蓋于所述淺槽隔離上。其中所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極及柵氧化層。所述柵極為多晶硅或金屬柵。所述柵 氧化層為氧化層，氮化層或高介電常數(shù)材料層。請參見圖3A，3B，該兩圖為本發(fā)明一實施例提供的具有稀疏型交叉設(shè)置的淺槽隔 離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3A中的淺槽隔離的平行于柵極結(jié)構(gòu)的部分位于柵極結(jié)構(gòu)之下，垂直于柵極結(jié)構(gòu)的部分呈稀疏狀，即間距較大，沒有 相互的作用力，圖3B中的淺槽隔離的平行于柵極結(jié)構(gòu)的部分位于柵極結(jié)構(gòu)之間，垂直于柵 極結(jié)構(gòu)的部分同樣呈稀疏狀。當(dāng)設(shè)置于有源區(qū)310，310’中的柵極結(jié)構(gòu)330，330’覆蓋于稀疏型交叉設(shè)置的淺槽 隔離320，320，時，此時淺槽隔離320，320，的邊緣對柵極結(jié)構(gòu)330，330，邊緣產(chǎn)生的兩個應(yīng) 力，其中一個應(yīng)力是垂直于柵極結(jié)構(gòu)330，330’的應(yīng)力，另一個應(yīng)力是平行于柵極結(jié)構(gòu)330， 330’邊緣的應(yīng)力，因而此結(jié)構(gòu)可以監(jiān)測到交叉設(shè)置的淺槽隔離結(jié)構(gòu)對柵極結(jié)構(gòu)330，330’邊 緣的應(yīng)力共同作用的影響。請參見圖4A，4B，4C，該三圖為本發(fā)明另一實施例提供的具有致密型交叉設(shè)置的淺 槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4A中的淺槽隔離的 平行于柵極結(jié)構(gòu)的部分位于柵極結(jié)構(gòu)之下和之間，呈致密狀，即間距較小，有相互作用力， 而垂直于柵極結(jié)構(gòu)的部分呈稀疏狀，即間距較大，沒有相互的作用力，4B中的淺槽隔離的平 行于柵極結(jié)構(gòu)的部分位于柵極結(jié)構(gòu)之下，垂直于柵極結(jié)構(gòu)的部分呈致密狀，4C中的淺槽隔 離的平行于柵極結(jié)構(gòu)的部分位于柵極結(jié)構(gòu)之間，垂直于柵極結(jié)構(gòu)的部分呈致密狀。請參見圖4A，當(dāng)設(shè)置于有源區(qū)410中的柵極結(jié)構(gòu)430覆蓋于致密型的淺槽隔離 420時，此時淺槽隔離420相鄰很近，因而與柵極結(jié)構(gòu)430相鄰的相平行的兩個淺槽隔離 420會同時對柵極結(jié)構(gòu)430的邊緣產(chǎn)生應(yīng)力，所產(chǎn)生的兩個應(yīng)力的方向垂直于柵極結(jié)構(gòu)430 邊緣并且方向相反，此外，與柵極結(jié)構(gòu)430交叉的淺槽隔離420還會產(chǎn)生一個平行于柵極結(jié) 構(gòu)430邊緣的應(yīng)力，因此，該結(jié)構(gòu)可以監(jiān)測到淺槽隔離的邊緣對柵極結(jié)構(gòu)邊緣的三個方向 上的應(yīng)力共同作用的的影響。請參見圖4B，4C，當(dāng)設(shè)置于有源區(qū)410，，410”中的柵極結(jié)構(gòu)430，，430”覆蓋于致 密型的淺槽隔離420，，420”時，此時淺槽隔離420，，420”相鄰很近，與柵極結(jié)構(gòu)430，，430” 交叉的相鄰的兩個淺槽隔離420，，420 ”，會同時對柵極結(jié)構(gòu)430，，430，，的邊緣產(chǎn)生應(yīng)力，所 產(chǎn)生的兩個應(yīng)力的方向平行于柵極結(jié)構(gòu)430’，430”邊緣并且方向相反，此外，與柵極結(jié)構(gòu) 430 ’，430 ”相平行相鄰的淺槽隔離420 ’，420 ”還會產(chǎn)生一個垂直于柵極結(jié)構(gòu)430 ’，430 ”邊 緣的應(yīng)力，因而該結(jié)構(gòu)可以監(jiān)測到淺槽隔離的邊緣對柵極結(jié)構(gòu)邊緣的三個方向上的應(yīng)力共 同作用的影響。請參見圖5，其所示為本發(fā)明的另一實施例提供的具有致密型交叉設(shè)置的淺槽隔 離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)示意圖，其中淺槽隔離的平行于柵極結(jié)構(gòu) 的部分位于柵極結(jié)構(gòu)之下和之間，呈致密狀，而平行于柵極結(jié)構(gòu)的部分同樣也呈致密狀。當(dāng)設(shè)置于有源區(qū)510中的柵極結(jié)構(gòu)530覆蓋于致密型的淺槽隔離520時，由于淺 槽隔離520相鄰很近，因而與柵極結(jié)構(gòu)530的相鄰的相平行的兩個淺槽隔離520會同時對 柵極結(jié)構(gòu)530的邊緣產(chǎn)生兩個應(yīng)力，所產(chǎn)生的兩個應(yīng)力的方向垂直于柵極結(jié)構(gòu)530邊緣并 且方向相反，此外，與柵極結(jié)構(gòu)530交叉的相鄰的兩個淺槽隔離520，會同時對柵極結(jié)構(gòu)530 的邊緣產(chǎn)生兩個應(yīng)力，所產(chǎn)生的兩個應(yīng)力的方向平行于柵極結(jié)構(gòu)530邊緣并且方向相反， 因此，該結(jié)構(gòu)可以監(jiān)測到淺槽隔離的邊緣對柵極結(jié)構(gòu)邊緣的四個方向上的應(yīng)力的影響。利用本發(fā)明實施例提供的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)可以監(jiān)測出對 多晶硅柵邊緣和淺槽隔離邊緣相接近處的應(yīng)力對柵氧化層造成的影響，并通過缺陷分析可 以有效的避免淺槽隔離邊緣的應(yīng)力對多晶硅柵邊緣的刻蝕的負(fù)面影響。
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雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù) 領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此 本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括有源區(qū)；所述多個淺槽隔離平行交叉設(shè)置于所述有源區(qū)中；所述多個柵極結(jié)構(gòu)平行間隔的覆蓋于所述淺槽隔離上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 柵極結(jié)構(gòu)包括柵極及柵氧化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 柵極為多晶硅或金屬柵。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 柵氧化層為氧化層，氮化層或高介電常數(shù)材料層。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)，包括有源區(qū)；所述多個淺槽隔離交叉設(shè)置于所述有源區(qū)中；所述多個柵極結(jié)構(gòu)平行間隔的覆蓋于所述淺槽隔離上。利用本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件柵氧化層完整性的測試結(jié)構(gòu)可以監(jiān)測出多晶硅柵邊緣和淺槽隔離邊緣相接近處的應(yīng)力對柵氧化層造成的影響，并通過缺陷分析可以有效的避免淺槽隔離邊緣的應(yīng)力對柵邊緣的刻蝕的負(fù)面影響。
文檔編號H01L23/544GK101853843SQ20101012373
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者高超 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司