用于测量浅层半导体注入物的片电阻和漏电流密度的方法技术

一种用于精确确定半导体表面（５２０）中浅层注入物的片电阻和漏电流密度的方法，该方法包括使用多个电极间隔集合对半导体表面（５２０）进行感应电流低于１００μＡ的一个或多个四点电阻测量，至少一个集合的平均间隔低于１００μｍ。通过将所测量的数据在预定误差范围内拟合到理论数据来确定片电阻和注入物泄漏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及用于获取测试样本的电性能的方法。本专利技术涉及对半导体表面中浅层注入区域的片电阻和探针电流泄漏的测量，并且更具体地涉及对超浅层接合处的片电阻的精确及非破坏性测量。一种精确确定半导体表面中浅层注入物的片电阻和漏电流的方法包括：用多个电极间隔集合(至少一个集合平均间隔低于100μm)对半导体表面进行感应电流低于100μA的一个或多个四点电阻测量。通过将所测量的数据在预定误差范围内拟合到理论数据，确定片电阻和注入物泄漏。作为另一选择，片电阻和注入物泄漏的确定可以通过将所测量的数据拟合到理论数据以获得最小误差，例如使用数值或其他方法来最小化误差。
技术介绍
相关方法和技术可以在专利公开文献中找到，诸如US4703252、US6842029、US7078919和WO2005/022135之类。对以上US专利公开文献进行参引，它们的全部内容通过参引并入本说明书而用于一切目的。半导体电路中的晶体管由两个注入区域组成，称为源极和漏极，它们由栅极下面的沟道电连接。源漏极扩展(SDE)是浅层注入物，其将栅极下面的沟道与深层源极和漏极相衔接。因为晶体管制作得较小，所以SDE必须做得极浅以制造高性能器件，因为SDE深度为晶体管性能(尤其是快速转换速度和低功率要求)中的关键因素。在100nm器件工艺节点处，需要20-30nm的深度，并且未来工艺将需要浅得多的接合。术语“超浅层接合”指的就是这种极薄的SDE。过去，肉眼可见的四点探针已经被接受为测量注入表面中有效剂量的-->方法。肉眼可见的四点探针典型为毫米大小的器件，其具有单排的四个加载弹簧过渡的金属针。当这些针压靠到表面上时，通过两外针脚驱动的电流生成跨内针脚的可检测电压。多年来，这种四点测量技术已经成为测量半导体上片电阻的标准方法。然而，肉眼可见的四点探针不足以对今天的高级超薄膜使用，因为加载弹簧的针往往产生表面破坏和薄膜穿透。肉眼可见的探针还需要没有边缘伪影的大片均质测量区域。这些限制对超浅层接合来说尤其成问题。出现了几种新技术来解决常规探针的问题。这些包括具有低接触力的肉眼可见探针和电容非接触式探针。这些探测技术解决了常规探测的破坏性质，但是没有解决对超浅层接合处进行测量的尺寸方面的问题：肉眼可见的探针将始终报告非常低的USJ片电阻数值，尤其对具有高泄漏的高电阻注入。探测间隔越大导致的偏差越大。尽管软接触或非接触版的肉眼可见探针解决了击穿和表面破坏的问题，但是它们往往比常规探针大得多并因而更加受到这种长度规格问题的困扰。需要微小规格的测量来精确确定USJ注入深度的满量程上的实际片电阻。微观探针的小尺寸和超低接触力使在比典型焊盘小的区域有可能实现非破坏性USJ注入特征化，因而首次提供对形成图案的(产品)晶片进行USJ片电阻特征化的可行方法。本专利技术克服常规技术的缺点，通过使用微观四点探针来确定超浅层接合处的片电阻。
技术实现思路
本专利技术利用了以下事实：两层系统中的片电阻测量将随它们在什么长度规格上进行而改变。在非常小电极间隔的极限处，该测量将仅仅反映顶层的输运，与底层状况无关。在大电极间隔处，所测量的电阻将是这两层的并行组合。将这两个体系分开的长度规格取决于层间衔接处的电阻面积乘积和这些层的片电阻。对于超浅层接合处，这个长度规格在1000μm或更多的数量级上。通过在一个集合中不同探针间隔处对具有浅层注入区域的半导体晶片进行表面片电阻测量，使浅层注入区域的实际片电阻有可能确定。本专利技术的第一方面涉及一种用于确定浅层注入物的电性能的方法，其-->可以包括如下步骤：提供多点探针，其具有四个导电电极，两个导电电极具有一个间隔小于100μm的电极，将该多点探针的四个电接触点与浅层注入的区域接触，经由多点探针在测试样本中感应少于100μA的电流从而进行四点测量，基于四点电阻测量值和四个导电电极之间的电极间隔之间的数学关系，提取电性能。多点探针可包括多于上述的四个电极，例如，五个、六个、八个、十个或更多的电极。多点探针可能例如是带有基体和多个悬梁臂的那种，所述悬梁臂从本体上平行延伸。这种多点探针例如在US2004/0056674和/或US2002/0153909中有描述。用于所有目的，对这两个美国(US)专利公开文献进行参引，其两者通过参引全部内容并入本说明书而用于一切目的。例如，参见在US2004/0056674的附图6中图示说明及相应描述中的探针。多点探针可以被容纳在一系统中，该系统具有用于相对于测试样本移动探针的定位装置，例如使用小传动器或这类装置。在一个实施例中，可以将探针握持在可移动的把手中，而可以将测试样本握持在固定把手中。在本专利技术中的第一方面中提及的电性能可以为片电阻或漏电流密度。可以连续多次进行四点测量。基于多次测量，可以计算或提取电性能。例如，通过使用光学显微镜或扫描隧道显微镜的目视检查或任意其他检查方法，可以确定电极之间的间隔。作为另一选择，该间隔从探针的生产过程中得知。本专利技术的第二方面涉及一种用于确定半导体衬底表面中浅层注入物的片电阻和漏电流密度的方法，该方法可以包括：a.在多个电极间隔集合处，对该半导体表面进行一个或多个四点电阻测量，这些四点电阻测量中的感应电流低于100μA而且用于所述多个电极间隔集合中至少一个平均电极间隔低于100μm的集合；b.基于所述一或多个四点电阻测量值和所述多个电极间隔集合之间-->的数学相关，提取该半导体表面中的浅层注入物的片电阻。本专利技术的优点在于，依据第一和/或第二方面的方法可以进一步包括使用一个或多个四点电阻测量值和多个电极间隔集合之间的数学关系来提取半导体表面中浅层注入物的饱和漏电流密度。参考附图更详细地描述数学或物理关系。在本专利技术的另一实施例中，多个电极间隔集合中至少有一个集合平均间隔可以在300μm以上。优选地，电极间隔已知用于所有由多个电极组成的集合。电极间隔可以通过检查来确定或例如从探针的生产过程中得知。在本专利技术的又一实施例中，多个电极间隔集合中至少有一个的平均间隔低于20μm，并且使用理论数据的极限行为来确定浅层注入物的片电阻，极限理论行为由下式给出：R|s→0=log22πRt]]>其中R为所测量的四点电阻，s为四点探针电极间隔，Rt为该浅层注入物的片电阻。在本专利技术的具体实施例中，通过调整多个变量直至理论数据在预定误差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定浅层注入物的电性能的方法，其包括以下步骤：　提供具有四个导电电极的多点探针，所述导电电极中的两个具有小于１００μｍ的电极间隔，　将所述多点探针中的所述四个电接触点定位到与所述浅层注入物的区域接触，　经由所述多点 探针通过在所述测试样本中感应少于１００μＡ的电流来进行四点测量，　基于所述四点电阻测量值和所述四个导电电极之间的电极间隔的数学关系，提取所述电性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-4-24 60/745,4701、一种用于确定浅层注入物的电性能的方法，其包括以下步骤：
提供具有四个导电电极的多点探针，所述导电电极中的两个具有小于
100μm的电极间隔，
将所述多点探针中的所述四个电接触点定位到与所述浅层注入物的
区域接触，
经由所述多点探针通过在所述测试样本中感应少于100μA的电流来
进行四点测量，
基于所述四点电阻测量值和所述四个导电电极之间的电极间隔的数
学关系，提取所述电性能。
2、一种用于确定半导体衬底的表面中浅注入层的片电阻和漏电流密
度的方法，该方法包括：
a.在多个电极间隔集合处对所述半导体表面进行一个或多个四点电阻
测量，所述四点电阻测量中的感应电流低于100μA，而且用于所述多个电
极间隔集合中至少一个平均电极间距低于100μm的集合；
b.基于所述一个或多个四点电阻测量值和所述多个电极间隔集合之
间的数学关系，提取所述半导体表面中所述浅层注入物的片电阻。
3、依据权利要求1或2所述的方法，进一步包括使用所述一个或多个
四点电阻测量值和所述多个电极间隔集合之间的数学关系来提取所述半
导体表面中所述浅层注入物的饱和漏电流密度。
4、依据权利要求1-3中任何一个所述的方法，其中所述多个电极间
隔集合中至少有一个集合的间隔在300μm以上。
5、依据权利要求1-4中任何一个所述的方法，其中所述多个电极间
隔集合中至少有一个集合的平均间隔低于20μm，而且使用理论数据的极限
行为来确定所述浅层注入物的片电阻，极限理论行为由下式给出：
R|s→0=log22πRt]]>其中R为所测量的四点电阻，s为四点探针电极间隔，以及Rt为所述浅层注
入物的片电阻。
6、依据权利要求1-5中任何一个所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安莱特彼得森，
申请(专利权)人：卡普雷斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]