[发明专利]SONOS存储器工艺中在线监控ONO膜质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监控ONO膜质量的方法，特别涉及一种在线监控ONO膜质量的方法。 

背景技术

SONOS结构，即硅、氧化硅、氮化硅、氧化硅和多晶硅(自下而上)五种材料叠加而成的复合栅结构。SONOS结构对标准CMOS技术具有极高的兼容性，并具备了高耐用性、低功率和耐辐射性等众多优点。此外，与其它嵌入式非易失性存储器技术相比，SONOS结构提供了更加稳定、更容易制造以及性价比更高的解决方案。这种技术还以其结构紧凑，可向下延伸而被业界广为采用。 

在SONOS存储器工艺中，ONO膜的制备是核心的工艺。ONO膜层的质量直接决定SONOS存储器的性能及可靠性。目前，鉴定ONO膜的好坏还是通过产品及电路层级的评价来评估，即在整个芯片形成之后进行测试评估。通过电路级测试虽然比较全面，但需要在所有的工艺完成之后进行，不能实时判断出ONO膜的好坏，这样就带来了生产线的极大风险。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种SONOS存储器工艺中在线监控ONO膜质量的方法，其能进行实时监控。 

为解决上述技术问题，本发明的SONOS存储器工艺中在线监控ONO膜质量的方法，包括： 

1)将SONOS存储器结构中的体区、源端和漏端接地； 

2)在所述SONOS存储器结构中的栅端加上小于1μA的正向电流，持续20-30 秒； 

3)接着在栅端加小于1nA的反向电流，同时扫描栅端电压，并绘制出电压-时间曲线； 

4)进行积分求得所绘制出的电压-时间曲线同坐标横轴所围的面积； 

5)将步骤4)所得数值跟标准进行比对判断出ONO膜的质量好坏。 

本发明的方法中，创造性地应用电流源方法实现电荷的俘获和释放的方法来模拟ONO膜存储和释放电荷的能力，以此来判别ONO的优劣，从而达到ONO膜的监控。这种方法可以在SONOS存储器的核心器件形成之后，后道的互连金属工艺进行之间进行测试，因此能够实时监控，不需太长时间，而且可以及时反馈到生产线上，避免ONO膜的延时判别对生产线的影响。 

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明： 

图1为本发明的方法流程示意图； 

图2为SONOS存储器的具体结构示意图； 

图3为根据本发明的方法绘制的V-t曲线示意图； 

图4为采用本发明的方法测试两枚硅片后的结果示意图； 

图5为采用电路级测试两枚硅片后得到的测试结果示意图。 

具体实施方式

本发明的在线监控ONO膜质量的方法，为创造性的提出利用电荷俘获与释放的方法来在线检测ONO膜的质量。该方法利用通过稳定电流正向注入和反向抽取的方式，模拟SONOS结构存储器的写入和擦除。在电流反向抽取过程中对反向电压进行采样扫描，并进行积分计算扫描出的V-t(电压-时间)曲线和坐标横轴所围的面积。所求得面积的物理意义即为薄膜中的缺陷捕获电子的能力。因此，利用积分得出的面积值来评价ONO膜的质量。 

本发明的方法，以形成SONOS核心器件后(即已经形成SONOS存储器的栅极，源区，漏区和体区)的结构为测试结构，具体为： 

1)先将SONOS存储器(见图2)中的体区(Bulk)，源端(Source)和漏端(Drain)接地； 

2)之后在栅端(Gate)加正向小电流(小于1μA)，将电荷注入到SONOS结构中，持续时间在20-30秒。 

3)接着在Gate端立刻加反向电流，此电流更小(小于1nA纳安培)，同时扫描栅端电压V(即检测栅端电压)，并绘制V-t(电压-时间)曲线，即电压随时间变化的曲线。图3为一具体的V-t曲线的示意图。 

4)积分计算所绘制出的V-t曲线同坐标横轴所围的面积。V-t曲线面积积分原理如下： 

如图3所示，在横轴上，每两个刻度间距为1s，它们所对应的Vg值分别为Vt，Vt+1。利用积分的原理，整个V-t曲线和坐标轴横轴所围成的面积为： 

面积＝∑(Vt+Vt+1)/2＝∑Vt    (1)