[发明专利]一种半导体晶圆制造晶体管栅极硅氧化层失效的综合分析方法

权利要求书

1.一种半导体晶圆制造晶体管栅极硅氧化层失效的综合分析方法，其特征在于，所述综合分析方法包括：

（Ⅰ）采用电测量分析方法对存在栅极硅氧化层失效的样品进行失效定位；

（Ⅱ）采用化学分析方法对样品进行失效机理模型判断，判断确定栅极硅氧化层的失效原因是由于杂质污染，还是由于等离子体诱导损伤；

（Ⅲ）如果失效机理模型是确定为杂质污染，则采用飞行时间二次离子质谱对有栅极硅氧化层失效的样品进行污染元素定性探查，确定具体的污染元素种类；随后通过动态二次离子质谱对探查到的具体的污染元素进行精准定量测量。

2.根据权利要求1所述的综合分析方法，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述电测量分析方法包括激光束电阻异常侦测技术或微光显微镜技术。

3.根据权利要求1所述的综合分析方法，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述化学分析方法包括：

采用化学试剂去除样品的硅基体表面的全部膜层，将硅基体暴露出来，对暴露的硅基体进行化学刻蚀形成硅缺陷，根据硅缺陷有无晶格及其呈现的缺陷形状确定栅极硅氧化层的失效机理模型。

4.根据权利要求3所述的综合分析方法，其特征在于，所述膜层的去除过程具体包括：

首先，将晶圆样品浸入第一试剂中，去除硅基体表面除多晶硅层之上的全部膜层；

随后，将晶圆样品浸入第二试剂中，去除硅基体表面的多晶硅层，裸露出硅基体。

5.根据权利要求4所述的综合分析方法，其特征在于，所述第一试剂包括氢氟酸溶液；

所述第二试剂包括硝酸和缓冲氧化物蚀刻液。

6.根据权利要求3所述的综合分析方法，其特征在于，所述化学刻蚀过程包括：将裸露的硅基体浸入刻划试剂中，进行刻蚀和刻蚀出硅缺陷。

7.根据权利要求6所述的综合分析方法，其特征在于，所述刻划试剂包括氢氟酸、硝酸、三氧化铬溶液、含结晶水硝酸铜、醋酸和水。

8.根据权利要求6所述的综合分析方法，其特征在于，硅基体在刻划试剂中的浸泡时间为3~5min。

9.根据权利要求3所述的综合分析方法，其特征在于，所述栅极硅氧化层的失效机理模型的判断过程具体包括如下步骤：

如果获得的硅缺陷是非晶体结构，则栅极硅氧化层的失效原因是等离子体诱导损伤；

如果获得的硅缺陷是晶体结构，则进一步观察缺陷形状，如果硅缺陷呈现出单个方斗型坑，则栅极硅氧化层的失效原因是薄弱点/击穿点缺陷；如果硅晶体缺陷呈现出多个方斗型组合坑，则栅极硅氧化层的失效原因是杂质污染。

10.根据权利要求1所述的综合分析方法，其特征在于，步骤（Ⅲ）还包括：如果判断确定样品氧化层的失效机理模型是等离子体诱导损伤，则在晶圆产线中优化晶圆制程解决。