一種溝道替換工藝的監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造領(lǐng)域，特別涉及一種溝道替換工藝的監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路的高度集成，半導體器件尺寸不斷減小，短溝道效應愈發(fā)顯著，對傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)提出了挑戰(zhàn)，越來越多的新技術(shù)被應用到半導體器件中。
[0003]目前，為了解決短溝道效應的問題，提出了鰭式場效應晶體管(Fin-FET)的立體器件結(jié)構(gòu)，F(xiàn)in-FET是具有鰭型溝道結(jié)構(gòu)的晶體管，是目前半導體技術(shù)的發(fā)展方向之一。可以預見半導體技術(shù)節(jié)點將會發(fā)展到7nm，而在Fin-FET器件的基礎上，將傳統(tǒng)的Si溝道替換為高遷移率的材料已成為下一代集成電路技術(shù)的重要選擇。在溝道替換工程中，通常地，將PM0S的Si溝道替換為Ge溝道；將NM0S的Si溝道替換為II1-V族的化合物溝道，如GaAs，InAs, InSb 等。
[0004]在Fin-FET的溝道替換工程中，通常包括以下步驟:首先，在襯底100上形成鰭(Fin) 110的溝道,并在鰭110之間填滿介質(zhì)材料120,參考圖1所示；而后，進行刻蝕，去除鰭110，從而形成開口 130，參考圖2所示；接著，在開口 130中外延出單晶的替換溝道140，如Ge等，參考圖3所示；而后，進行平坦化，參考圖4所示；最后，刻蝕掉部分厚度的介質(zhì)材料120，從而，在替換溝道間形成隔離結(jié)構(gòu)150，如圖5所示。
[0005]在替換溝道工藝集成中，需要對溝道外延工藝進行有效的監(jiān)控，來判斷外延形成的替代溝道是否達到工藝要求。通常的，可以采用對外延形成的替代溝道的厚度進行測量來表征，確定是否達到工藝要求，但由于重新形成的溝道的形狀不規(guī)則，其厚度的測量也較為困難。
[0006]為此，需要提出直觀的且適用于量產(chǎn)的快速監(jiān)測方法，以判斷溝道替換工藝是否達到工藝要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，提供一種溝道替換工藝的監(jiān)測方法，適用于量產(chǎn)監(jiān)測，快速有效。
[0008]為此，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0009]一種溝道替換工藝的監(jiān)測方法，包括:
[0010]提供外延形成替代溝道后的襯底的質(zhì)量目標值以及其容差范圍；
[0011]提供具有鰭的襯底，去除鰭以形成開口 ；
[0012]在開口中外延形成替代溝道；
[0013]獲得形成替代溝道后的襯底的質(zhì)量；
[0014]判斷該質(zhì)量是否在質(zhì)量目標值的容差范圍內(nèi)。
[0015]可選的，提供質(zhì)量目標值的步驟具體為:測量特定產(chǎn)品的襯底在外延形成替代溝道后的質(zhì)量，通過掃描電子顯微鏡分析該替代溝道的厚度和/或晶體結(jié)構(gòu)，確定該襯底的質(zhì)量為質(zhì)量目標值。
[0016]可選的，提供質(zhì)量容差值的步驟具體為:測量該特定產(chǎn)品的其他多批次襯底在外延形成替代溝道后的質(zhì)量，得到形成替代溝道后的質(zhì)量變化數(shù)據(jù)，以確定容差范圍。
[0017]此外，本發(fā)明還提供了一種溝道替換工藝的監(jiān)測方法，包括:
[0018]提供外延形成替代溝道前、后的質(zhì)量差目標值以及其容差范圍；
[0019]提供具有鰭的襯底，去除鰭以形成開口，獲得該襯底的第一質(zhì)量；
[0020]在開口中外延形成替代溝道，獲得該襯底的第二質(zhì)量；
[0021]判斷第二質(zhì)量與第一質(zhì)量的質(zhì)量差是否在質(zhì)量差目標值的容差范圍內(nèi)。
[0022]可選的，提供質(zhì)量差目標值的步驟具體為:測量特定產(chǎn)品的襯底在外延形成替代溝道前、后的質(zhì)量，通過掃描電子顯微鏡分析該替代溝道的厚度和/或晶體結(jié)構(gòu)，確定該襯底的質(zhì)量為質(zhì)量目標值。
[0023]可選的，提供質(zhì)量差容差值的步驟具體為:測量該特定產(chǎn)品的其他多批次襯底在外延形成替代溝道前、后的質(zhì)量，得到外延形成替代溝道前、后的質(zhì)量差變化數(shù)據(jù)，以確定容差范圍。
[0024]本發(fā)明實施例提供的溝道替換工藝的監(jiān)測方法，通過測量外延形成替代溝道后的襯底的質(zhì)量，來間接監(jiān)測溝道外延工藝是否達到要求，該方法直觀、快速并對晶圓沒有損傷，適用于量產(chǎn)時對溝道外延工藝的有效監(jiān)測，以有效控制溝道外延工藝。
【附圖說明】
[0025]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0026]圖1-5為源漏應力工程工藝過程中的器件截面示意圖；
[0027]圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例一的溝道替換工藝的監(jiān)測方法的流程示意圖；
[0028]圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例二的溝道替換工藝的監(jiān)測方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0030]在本發(fā)明中，提供的溝道替換工藝的監(jiān)測方法，通過測量外延形成替代溝道后的襯底的質(zhì)量，來間接監(jiān)測溝道外延工藝是否達到要求，該方法直觀、快速并對晶圓沒有損傷，適用于量產(chǎn)時對溝道外延工藝的有效監(jiān)測，以有效控制溝道外延工藝。
[0031]為了更好的理解本發(fā)明，以下將結(jié)合具體的實施例進行描述。
[0032]實施例一
[0033]以下將結(jié)合流程圖6詳細描述以外延形成替代溝道后的襯底的質(zhì)量為目標進行監(jiān)測的實施例。
[0034]首先，提供外延形成替代溝道后的襯底的質(zhì)量目標值以及其容差范圍。
[0035]在通常的溝道替換工藝中，首先，在襯底100上形成鰭110，并在鰭110之間填滿介質(zhì)材料120，參考圖1所示；而后，進行刻蝕，去除鰭110，從而形成開口 130，參考圖2所示；接著，進行外延工藝，在開口中生長替代溝道140，參考圖3所示。
[0036]在本發(fā)明實施例中，所述襯底，即晶片，可以為Si襯底、SOI (絕緣體上硅，SiliconOn Insulator)或其他半導體材料的襯底。在本實施例中，所述襯底為體硅襯底。
[0037]可以采用傳統(tǒng)的工藝在襯底上形成鰭，本實施例中，首先，在襯底上形成圖案化的硬掩膜(圖未示出)，在硬掩膜的掩蔽下進行刻蝕，以得到鰭，而后，進行介質(zhì)材料的填充，如二氧化硅，并進行平坦化，直至暴露出鰭，參考圖1所示。接著，進行選擇性的刻蝕，腐蝕去除鰭，還可以進一步腐蝕至襯底的一定深度，從而形成開口 130，以用于形成替代溝道，參考圖2所示。而后，進行外延生長，對于PM0S器件，可以外延形成Ge的替代溝道，對于NM0S器件，可以外延形成II1-V族的化合物的替代溝道，II1-V族的化合物如GaAs，InAs, InSb等，參考圖3所示。
[0038]在本實施例中，選擇特定型號產(chǎn)品的晶片為采樣襯底，并測量其在外延形成替代溝道后的質(zhì)量，而后，通過掃描電子顯微鏡(SEM)對該襯底