测试半导体结构金属污染的方法技术

本申请提供一种测试半导体结构金属污染的方法，包括：提供待测半导体结构和对照半导体结构；保持所述待测半导体结构和对照半导体结构的漏端、源端及衬底端的电压不变；使所述待测半导体结构和对照半导体结构的栅极端的电压从第一预设值变化至第二预设值，并分别获得所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的栅极端的电压与所述漏端的电流之间的关系；获得所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的跨导；获得所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的电子迁移率，进而获得所述待测半导体结构的金属污染情况。本申请的测试半导体结构金属污染的方法，可以定性的反映ppb级别的金属含量，且具有灵敏高效、简单普适等优势。简单普适等优势。简单普适等优势。

【技术实现步骤摘要】
测试半导体结构金属污染的方法


[0001]本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种测试半导体结构金属污染的方法。

技术介绍

[0002]在集成电路制造领域中，晶圆表面对金属离子极其敏感，因为金属会增加器件的漏电，降低击穿电压，进而影响器间的工作寿命。金属常规的检测方法通常独立于芯片制造，且检测的成本高、周期长，无法实时监控生产制造中存在的问题。
[0003]当前光阻中的金属离子是晶圆的重要污染源之一，且金属离子的种类较多，但其一般为ppb级别，因此金属含量的变化无法被常规的电学测试检测到。

技术实现思路

[0004]本申请要解决的技术问题是提供一种测试半导体结构金属污染的方法，可以定性的反映ppb级别的金属含量，且具有灵敏高效、简单普适等优势。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供了一种测试半导体结构金属污染的方法，包括：提供待测半导体结构和对照半导体结构，所述待测半导体结构和所述对照半导体结构均包括栅极端、源端、漏端及衬底端，且所述对照半导体结构具有预设金属含量；保持所述待测半导体结构和对照半导体结构的漏端、源端及衬底端的电压不变，且所述漏端的电压大于所述源端、所述衬底端的电压；使所述待测半导体结构和对照半导体结构的栅极端的电压从第一预设值变化至第二预设值，并分别获得所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的栅极端的电压与所述漏端的电流之间的关系；根据所述栅极端的电压与所述漏端的电流之间的关系，分别获得所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的跨导；根据所述待测半导体结构和对照半导体结构的跨导，获得所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的电子迁移率，进而获得所述待测半导体结构的金属污染情况。
[0006]在本申请实施例中，获得所述电子迁移率的方法如下：其中，μ
n
为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的电子迁移率，G
m
为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的跨导，V
d
为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的漏端电压，C
ox
是所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的栅极电容，L为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的沟道的长度，W为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的栅极的宽度。
[0007]在本申请实施例中，获得所述待测半导体结构和对照半导体结构的跨导的方法包括：对所述待测半导体结构的栅极端的电压与漏端的电流之间的关系进行求导，获得所述待测半导体结构的跨导；对所述对照半导体结构的栅极端的电压与漏端的电流之间的关系进行求导，获得所述对照半导体结构的跨导。
[0008]在本申请实施例中，所述预设金属含量为最大允许的金属含量；获得所述待测半导体结构的金属污染情况的方法包括：比较所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的
电子迁移率，确认所述待测半导体结构的电子迁移率大于或等于所述对照半导体结构的电子迁移率，则所述待测半导体结构的金属污染测试情况为达标。
[0009]在本申请实施例中，确认所述待测半导体结构的电子迁移率小于所述对照半导体结构的电子迁移率，则所述待测半导体结构的金属污染测试情况为超标。
[0010]在本申请实施例中，所述待测半导体结构和对照半导体结构的源端和衬底端均接地。
[0011]在本申请实施例中，所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的栅极端的电压从所述第一预设值增加至所述第二预设值，且所述第一预设值为0。
[0012]在本申请实施例中，所述栅极端位于所述衬底端上，且所述源端和所述漏端分别位于所述栅极端两侧的衬底端中，所述栅极端包括栅氧化层和位于所述栅氧化层上的栅极。
[0013]在本申请实施例中，所述待测半导体结构和对照半导体结构为NMOS或PMOS。
[0014]在本申请实施例中，所述待测半导体结构通过前栅工艺形成，且所述金属污染为光阻工艺造成的ppb级金属污染。
[0015]在本申请实施例中，所述金属污染为所述待测半导体结构的沟道中的金属离子污染。
[0016]与现有技术相比，本申请技术方案的测试半导体结构金属污染的方法具有如下有益效果：
[0017]通过保持待测半导体结构和对照半导体结构的漏端、源端及衬底端的电压不变，且漏端的电压大于源端和衬底端的电压，并使待测半导体结构和对照半导体结构的栅极端的电压从第一预设值变化至第二预设值，进而使待测半导体结构和对照半导体结构的漏端电流发生变化，通过栅极端电压与漏端电流之间的关系，获得待测半导体结构和对照半导体结构的跨导，再通过跨导获得待测半导体结构和对照半导体结构的电子迁移率，以对照半导体结构的电子迁移率为参照，进而获得待测半导体结构的金属污染情况，可以定性的反映ppb级别的金属含量，且具有较高的灵敏度，同时与WAT电性测试相兼容。
[0018]本申请技术方案的测试方法可以对任何具有沟道结构的器件进行金属污染测试，测试方法简单且具有普适性。
附图说明
[0019]以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
[0020]图1为本申请实施例的测试半导体结构金属污染的方法流程图；
[0021]图2为本申请实施例的待测半导体结构和对照半导体结构的结构示意图；
[0022]图3为本申请实施例的待测半导体结构和对照半导体结构的电路结构示意图；
[0023]图4为本申请实施例的待测半导体结构的栅极端的电压和漏端的电流之间的关系曲线及跨导曲线；
[0024]图5为Jleak方法和GLK方法的测试结果图；
[0025]图6为本申请实施例测试半导体结构金属污染的测试结果图。
具体实施方式
[0026]以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
[0027]目前常见的检测金属污染的方法包括化学检测方法和电学检测方法，其中化学检测方法有X射线衍射法、EDX、TXRF、ICP
‑
MS和拉曼法等，但这些方法均独立于产品制造，无法直接评估金属污染对芯片的影响；而常规的电学检测方法为栅氧化层击穿电压和漏电以及结漏电等参数的监控，但是不够灵敏快捷。
[0028]基于此，本申请技术方案提供一种新的金属污染的检测方法，通过监控电子迁移率的变化来反映金属阳离子在器件中的影响，当半导体结构的沟道中含有金属杂质时，在器件导通后，电子受金属阳离子吸引，导致电子迁移率下降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测试半导体结构金属污染的方法，其特征在于，包括：提供待测半导体结构和对照半导体结构，所述待测半导体结构和所述对照半导体结构均包括栅极端、源端、漏端及衬底端，且所述对照半导体结构具有预设金属含量；保持所述待测半导体结构和对照半导体结构的漏端、源端及衬底端的电压不变，且所述漏端的电压大于所述源端、所述衬底端的电压；使所述待测半导体结构和对照半导体结构的栅极端的电压从第一预设值变化至第二预设值，并分别获得所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的栅极端的电压与所述漏端的电流之间的关系；根据所述栅极端的电压与所述漏端的电流之间的关系，分别获得所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的跨导；根据所述待测半导体结构和对照半导体结构的跨导，获得所述待测半导体结构和所述对照半导体结构的电子迁移率，进而获得所述待测半导体结构的金属污染情况。2.根据权利要求1所述的测试半导体结构金属污染的方法，其特征在于，获得所述电子迁移率的方法如下：其中，μ
n
为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的电子迁移率，G
m
为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的跨导，V
d
为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的漏端电压，C
ox
是所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的栅极电容，L为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的沟道的长度，W为所述待测半导体结构或所述对照半导体结构的栅极的宽度。3.根据权利要求2所述的测试半导体结构金属污染的方法，其特征在于，获得所述待测半导体结构和对照半导体结构的跨导的方法包括：对所述待测半导体结构的栅极端的电压与漏端的电流之间的关系进行求导，获得所述待测半导体结构的跨导；对所述对照半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：米红星，田三河，靳颖，牛健，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：