[发明专利]监测氧化硅沉积工艺中硅损耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种监测氧化硅沉积工艺中硅损耗的方法。

背景技术

随着超大规模集成电路技术的迅速发展，半导体器件的尺寸在不断减小，工艺生产中很多原本被忽视的“微量变化”逐渐成为影响器件性能和可靠性的关键参数。其中，氧化硅薄膜沉积过程中导致衬底表面的硅氧化，即，衬底硅损耗就属于此类。例如在多晶硅有栅上用沉积（通常是亚常压化学气相沉积或者等离子体增强原子层沉积等工艺）的方法生长侧墙氧化层（Spacer oxide）时，由于在化学气相沉积的过程中，反应气体里包含氧化性气体（例如O₂或O₃），经过化学气相沉积工艺后，实际得到的侧墙氧化层薄膜，有一部分源于多晶硅栅表面硅原子的氧化，也就表面硅损耗。这样，会导致多晶硅栅关键尺寸的减小。并且，不同的工艺条件和参数产生的表面硅损耗程度可能各不相同，多晶硅栅关键尺寸的减小也就不一样。有效评估沉积过程中的硅损耗对提高工艺精度和器件的可靠性有很大帮助。

现有技术中通常使用的方法是对产品样品进行TEM切片，通过直接对比侧墙氧化层沉积工艺前后多晶硅栅的宽度来监测沉积过程中的表面硅损耗，多晶硅栅的宽度在沉积工艺前后的差值即为多晶硅表面的硅损耗量。虽然这种方法可以用来评估表面硅损耗，但是进行TEM切片工艺和形成样本本身都需要较高的成本，而且需要的时间周期也较长，不能方便快捷的监测各工艺条件下氧化硅沉积工艺中的硅损耗。

发明内容

本发明提供一种监测氧化硅沉积工艺中硅损耗的方法，用来监测氧化硅沉积工艺中的硅损耗。

为解决以上问题，本发明提供一种监测氧化硅沉积工艺中硅损耗的方法，包括：

提供硅衬底，所述硅衬底表面有第一氧化硅层；

利用厚度测量机台量测出所述第一氧化硅层的厚度THK₁；

选择第一工艺条件，在所述硅衬底上沉积第一厚度的第二氧化硅层；

利用厚度测量机台量测出所述硅衬底表面的氧化硅层的厚度THK₂；

选择第二工艺条件，在所述硅衬底上沉积第二厚度的第三氧化硅层，所述第二工艺条件与所述第一工艺条件相同，所述第二厚度与所述第一厚度相同；

利用厚度测量机台量测出所述硅衬底表面的氧化硅层的厚度THK₃；

进行数据分析，计算出硅衬底表面硅的氧化带来的氧化硅厚度的增量ΔTHK_ox，然后计算出硅衬底表面硅损耗的厚度ΔTHK_Si。

可选的，所述硅衬底为硅材质的控档片。

可选的，硅衬底表面硅的氧化带来的氧化硅厚度的增量ΔTHK_ox=（THK₂-THK₁）-（THK₃-THK₂）。

可选的，硅衬底表面硅损耗的厚度ΔTHK_Si=k*ΔTHK_ox，k为第一工艺条件下氧化硅和硅的转换系数。

可选的，第一工艺条件下氧化硅和硅的转换系数为1/2。

可选的，所述第一工艺条件为氧化硅等离子体增强原子层沉积工艺。

可选的，所述第一工艺条件为氧化硅亚常压化学气相沉积。

可选的，所述第一工艺条件中还包括工艺温度、反应气体流量、反应压力、射频功率的参数。

可选的，所述第一厚度为

与现有技术相比，本发明所提供的监测氧化硅沉积工艺中硅损耗的方法，通过在硅衬底上进行两次相同工艺条件的氧化硅沉积，并分别量测出氧化硅厚度的变化，通过计算得到由于表面硅损耗转化的氧化硅的厚度，进一步计算出表面硅的损耗。从而达到对相应工艺条件下表面硅损耗的离线监测，有着监测时间周期短和工艺成本低的优点。

附图说明

图1为本发明实施例的监测氧化硅沉积工艺中硅损耗的方法的流程图。

具体实施方式

在背景技术中已经提及，现有技术中监测表面硅损耗的方法需要较长的时间周期和较高的工艺成本，不能方便快捷的监测氧化硅沉积工艺的各类参数和条件下的硅损耗。

为此，本发明提供一种监测氧化硅沉积工艺中硅损耗的方法，用于监测氧化硅沉积工艺中的硅损耗。本发明的核心思想在于，通过多次沉积步骤并量测氧化硅层厚度的变化，可以在计算过程计算出由于沉积工艺造成的表面硅损耗。从而达到对相应工艺条件下表面硅损耗的离线监测。