專利名稱：根據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)控制柵極絕緣層的性能及特征的方法以及執(zhí)行方法的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，尤其涉及根據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)控制柵極絕緣層的性能及特征的各種方法，以及執(zhí)行所述方法的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)中具有不斷的驅(qū)動(dòng)力以提高集成電路器件的運(yùn)作速度，例如微處理器、存儲(chǔ)器件及類似的器件。這種驅(qū)動(dòng)力是通過消費(fèi)者對(duì)于運(yùn)作速度日益提高的計(jì)算機(jī)及電子器件的需求所支持。這種提高速度的需求已經(jīng)造成半導(dǎo)體器件，例如晶體管，在尺寸上不斷縮減。也就是，縮減了典型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(field effect transistor，F(xiàn)ET)的很多組件，例如溝道長度、結(jié)深度、柵極絕緣厚度及類似的組件。例如，在所有其它條件都相等的情況下，晶體管的溝道長度愈短或柵極絕緣層愈薄，則晶體管將運(yùn)作愈快。因此，具有不斷的驅(qū)動(dòng)力以縮減典型晶體管的組件尺寸或比例，用來提高晶體管以及并入此類晶體管的集成電路器件的整體速度。
諸如可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(erasable programmable read-onlymemories，EPROMs)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(electrically erasableprogrammable read-only memories，EEPROMs)或可擦除可編程只讀閃存(flash erasable programmable read-only memories，F(xiàn)EPROMs)的存儲(chǔ)器件是可擦除的，就如同所述器件本身的名稱所指示。此類可擦除存儲(chǔ)單元用于多種不同的器件，例如數(shù)字行動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)、LAN切換器、筆記型計(jì)算機(jī)的適配卡等等。存儲(chǔ)單元通過儲(chǔ)存電荷(表示“開啟(on)”狀態(tài))至電性隔離的浮動(dòng)?xùn)艠O而運(yùn)作，而該電性隔離的浮動(dòng)?xùn)艠O并入到晶體管中。這種儲(chǔ)存的電荷影響晶體管的行為，由此提供途徑以讀取存儲(chǔ)元件。此類存儲(chǔ)單元從“開啟”狀態(tài)轉(zhuǎn)換至“關(guān)閉(off)”狀態(tài)的切換速度部分受限于電荷從浮動(dòng)?xùn)艠O消散(dissipation)的速度(也就是，擦除速度)。因?yàn)檩^快的擦除速度等同于較快的切換速度，所以努力地在提高此類存儲(chǔ)器件的擦除速度，以及改善存儲(chǔ)單元之間的擦除均勻性。
閃存單元通常由源極區(qū)域、漏極區(qū)域、隧穿氧化(tunnel oxide)層、浮動(dòng)?xùn)艠O、氧化絕緣層、氮化硅(silicon nitride)層、另一個(gè)氧化層以及在堆疊柵極結(jié)構(gòu)內(nèi)位于浮動(dòng)?xùn)艠O上方的控制柵極所組成。浮動(dòng)?xùn)艠O通常包括多晶硅(polycrystalline silicon)(也就是，“多晶硅(polysilicon)”)，與下面的半導(dǎo)體襯底通過薄的柵極絕緣層而電性隔離，而該薄的柵極絕緣層通常由氧化硅所形成。因?yàn)殡姾墒峭ㄟ^量子力學(xué)隧穿穿過柵極絕緣層而轉(zhuǎn)移，所以柵極絕緣層通常稱為“隧穿氧化”層。此類隧穿氧化層通常大約100厚。隧穿氧化層的性能必須嚴(yán)格地加以控制以確保通過隧穿來讀取及寫入的能力，同時(shí)避免數(shù)據(jù)經(jīng)由電荷捕獲或泄漏(trapping or leakage)而損失?？刂茤艠O位于浮動(dòng)?xùn)艠O之上，并且與浮動(dòng)?xùn)艠O通過諸如氧化物—氮化物—氧化物(ONO)堆疊的儲(chǔ)存介電層而電性隔離。
在浮動(dòng)?xùn)艠O上儲(chǔ)存電荷編程存儲(chǔ)單元。這通過施加高的正電壓(大約12V)至控制柵極及高漏極至源極偏壓(大約45V)經(jīng)由熱電子注入而實(shí)現(xiàn)。反轉(zhuǎn)區(qū)域(inversion region)通過控制柵極電壓而在源極及漏極之間產(chǎn)生，并且電子通過漏極偏壓從源極加速至漏極。這些電子的有些部分將具有充分的能量以克服隧穿氧化物阻擋高度并且到達(dá)浮動(dòng)?xùn)艠O。浮動(dòng)?xùn)艠O因而通過收集及儲(chǔ)存這些電子以表示“開啟”狀態(tài)而編程。
在浮動(dòng)?xùn)艠O內(nèi)所俘獲的負(fù)電荷造成溝道較偏向正電性，因此較不具導(dǎo)電性。結(jié)果，閾電壓對(duì)于帶電荷的單元高于未帶電荷的單元。因此，對(duì)于施加至控制柵極的特定電壓，若浮動(dòng)?xùn)艠O不具有儲(chǔ)存的電荷，則非易失性存儲(chǔ)單元將具導(dǎo)電性，而若浮動(dòng)?xùn)艠O具有儲(chǔ)存的電荷，則非易失性存儲(chǔ)單元將不具導(dǎo)電性。因此，根據(jù)非易失性存儲(chǔ)單元是否在特定的閾電壓下導(dǎo)電，該單元可提供邏輯低值或高值。
為了從浮動(dòng)?xùn)艠O去除電荷，以紫外光照射非易失性存儲(chǔ)單元。紫外光給在浮動(dòng)?xùn)艠O上的儲(chǔ)存電子提供足夠的額外能量以跨越隧穿氧化層的阻擋。然而，這個(gè)跨越是相對(duì)耗時(shí)的過程。為了縮減完成這個(gè)過程的所需時(shí)間，非易失性存儲(chǔ)陣列的溫度在擦除期間可以提高，以增加從紫外光所獲得的能量。然而，使用提高的溫度導(dǎo)致非易失性存儲(chǔ)陣列制造于其上的相對(duì)較薄晶片時(shí)常發(fā)生破裂。
閃存器件為一種類型的EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)。名詞“閃(flash)”意指以區(qū)塊擦除存儲(chǔ)器的能力。如同在其它的非易失性存儲(chǔ)器件中，閃存器件通常在具有浮動(dòng)?xùn)艠O或電荷捕獲電介質(zhì)的晶體管中儲(chǔ)存電性電荷，代表數(shù)據(jù)。所儲(chǔ)存的電荷影響晶體管的閾電壓。例如，在n型溝道浮動(dòng)?xùn)艠O晶體管中，在浮動(dòng)?xùn)艠O電極中的電子累積增大了晶體管的閾電壓。儲(chǔ)存電荷的存在或缺乏可以通過當(dāng)適當(dāng)電壓施加至控制柵極、源極及漏極時(shí)，電流是否流動(dòng)于晶體管的源極區(qū)域及漏極區(qū)域之間而確定。
從前文中應(yīng)該了解的是，柵極絕緣層的制造以及控制其性能是制造諸如晶體管及存儲(chǔ)器件的半導(dǎo)體器件的非常重要方面。所期望的是幫助制造商生產(chǎn)具有所需質(zhì)量及特征的柵極絕緣層的方法及系統(tǒng)。
本發(fā)明旨在給出可以解決或至少減少一些或所有前述問題的各種方法及系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般涉及根據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)控制柵極絕緣層的性能及特征的各種方法，以及執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。在一個(gè)示意性實(shí)施例中，該方法包括對(duì)至少一個(gè)半導(dǎo)體器件執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試，依據(jù)從該電性測(cè)試所獲得的電性數(shù)據(jù)確定至少一個(gè)工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行該至少一個(gè)工藝操作以在后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件上形成至少一層?xùn)艠O絕緣層，以及執(zhí)行包括所確定的參數(shù)的至少一個(gè)工藝操作以在后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件上形成該柵極絕緣層。
在另一個(gè)示意性實(shí)施例中，該方法包括對(duì)至少一個(gè)存儲(chǔ)器件執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試，根據(jù)從該電性測(cè)試所獲得的電性數(shù)據(jù)確定至少一個(gè)工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行該至少一個(gè)工藝操作以在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件上形成至少一層?xùn)艠O絕緣層，以及執(zhí)行包括所確定的參數(shù)的工藝操作以在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件上形成該柵極絕緣層。
在又一個(gè)示意性實(shí)施例中，該方法包括對(duì)至少一個(gè)晶體管執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試，依據(jù)從該電性測(cè)試所獲得的電性數(shù)據(jù)確定至少一個(gè)工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行該至少一個(gè)工藝操作以在后續(xù)形成的晶體管上形成至少一個(gè)柵極絕緣層，以及執(zhí)行包括所確定的參數(shù)的工藝操作以在后續(xù)形成的晶體管上形成該柵極絕緣層。
在再一個(gè)示意性實(shí)施例中，該方法包括對(duì)至少一個(gè)存儲(chǔ)器件執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試，以確定對(duì)該存儲(chǔ)器件所執(zhí)行的編程周期的持續(xù)時(shí)間，根據(jù)所確定的該編程周期的持續(xù)時(shí)間確定至少一個(gè)工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行該至少一個(gè)工藝操作以在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件上形成至少一層?xùn)艠O絕緣層，以及執(zhí)行包括所確定的參數(shù)的工藝操作以在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件上形成該柵極絕緣層。
在再又一個(gè)示意性實(shí)施例中，該方法包括對(duì)至少一個(gè)存儲(chǔ)器件執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試，以確定對(duì)該存儲(chǔ)器件所執(zhí)行的擦除周期的持續(xù)時(shí)間，根據(jù)所確定的擦除周期的持續(xù)時(shí)間確定至少一個(gè)工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行該至少一個(gè)工藝操作以在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件上形成至少一層?xùn)艠O絕緣層，以及執(zhí)行包括所確定的參數(shù)的工藝操作以在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件上形成該柵極絕緣層。


通過結(jié)合附圖參考下列說明可以了解本發(fā)明，其中類似的附圖標(biāo)號(hào)代表類似的組件，以及其中圖1為示意性現(xiàn)有技術(shù)存儲(chǔ)單元的一部分的截面視圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)晶體管的一部分的截面視圖；以及圖3為一個(gè)系統(tǒng)的其中一個(gè)示意性實(shí)施例的示意圖，該系統(tǒng)可用以實(shí)施一個(gè)或一個(gè)以上的在此所說明的各種發(fā)明方法。
雖然本發(fā)明易受到不同的變更和其它形式的影響，但是其特定的實(shí)施例已在圖中例示顯示并在此給予了詳細(xì)說明。然而，應(yīng)了解的是，此處對(duì)特定實(shí)施例的說明并不是要限制本發(fā)明于所公開的特定形式，相反，本發(fā)明意在涵括由隨附的權(quán)利要求所界定的落在本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的所有變更、等效及選擇。
具體實(shí)施例方式
下面說明本發(fā)明的示意性實(shí)施例。為了清楚起見，本說明書并未將實(shí)際實(shí)施本發(fā)明的所有特征都作了說明。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)了解，在開發(fā)任何此種實(shí)際的實(shí)施例時(shí)，必須做出許多與實(shí)施相關(guān)的決定以達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，諸如符合與系統(tǒng)相關(guān)和與商業(yè)相關(guān)的限制條件，而這些限制條件會(huì)隨著實(shí)施的不同而有所變化。此外，應(yīng)當(dāng)了解，這種開發(fā)努力可能是復(fù)雜而又耗時(shí)的，然而，對(duì)從本發(fā)明的公開中獲益的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，不過是一種常規(guī)的工作。
現(xiàn)在參照附圖來說明本發(fā)明。雖然圖中的半導(dǎo)體器件的不同區(qū)域和結(jié)構(gòu)具有非常精確、明顯的外形與輪廓，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，實(shí)際上，這些區(qū)域和結(jié)構(gòu)并不象圖中所示的那么精確。此外，相比于所制造的器件上的那些特征或區(qū)域的尺寸，圖中所畫出的種種特征和注入?yún)^(qū)的相對(duì)尺寸可能會(huì)被夸大或縮小。因此，附圖只是用以說明與解釋本發(fā)明的示意性實(shí)施例。應(yīng)以相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員所認(rèn)定的意義來理解和解釋本文中的詞匯與措詞。本文前后一致使用的術(shù)語和措詞并非暗示該術(shù)語或措詞的特別的定義，也就是與本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的普通慣用的含義所不同的定義。如果一個(gè)術(shù)語或措詞具有特別的含義，也就是不同于技術(shù)人員所理解的含義時(shí)，本說明書將會(huì)以定義的方式來清楚地闡明這樣一個(gè)特別的定義，直接且明確地提供該術(shù)語或措詞的特別的定義。
一般而言，本發(fā)明著重于根據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)來控制柵極絕緣層的性能及特征的各種方法，以及執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，當(dāng)完全閱讀了本申請(qǐng)后將能輕易了解的是，本發(fā)明可以與在各種不同類型的半導(dǎo)體器件內(nèi)形成柵極絕緣層結(jié)合應(yīng)用，諸如在存儲(chǔ)器件及晶體管內(nèi)。因此，本發(fā)明不應(yīng)視為限定于在此所揭示的特定實(shí)施例，除非此類的限定在所附的權(quán)利要求中明確地提出。僅為了說明的目的，本發(fā)明將在制造用于存儲(chǔ)單元的柵極絕緣層的背景下揭示。
圖1為示意性存儲(chǔ)單元10的一部分的截面圖，該存儲(chǔ)單元10可以與本發(fā)明的一個(gè)示意性實(shí)施例結(jié)合使用。如同在附圖中所顯示的，存儲(chǔ)單元10形成在淺溝槽隔離區(qū)域14之間的半導(dǎo)體襯底12的上方，該淺溝槽隔離區(qū)域14形成在襯底12內(nèi)。存儲(chǔ)單元10通常包括薄膜堆疊11，該薄膜堆疊11包括多層材料。在一個(gè)特別示意的實(shí)施例中，薄膜堆疊11包括有時(shí)稱為“隧穿氧化層”的柵極絕緣層16、浮動(dòng)?xùn)艠O18、中間絕緣層20(通常包括氧化物層20A、氮化物層20B及氧化物層20C)(所謂的ONO堆疊)及控制柵極22。中間絕緣層20有時(shí)稱為“多晶硅間(inter-poly)”絕緣層。存儲(chǔ)單元10還包括側(cè)壁間隔(sidewallspacers)24、源極區(qū)域26A、漏極區(qū)域26B及例如包括氮化硅的覆蓋絕緣層(capping insulating layer)30。雖然并未顯示于圖1中，然而一個(gè)或一個(gè)以上的介電層(未顯示)可以形成在覆蓋絕緣層30上方。之后，多個(gè)導(dǎo)電接觸(未顯示)可以形成在介電層內(nèi)，以提供對(duì)于存儲(chǔ)單元10的各種組件的電性連接。還可以提供額外的結(jié)構(gòu)以完成存儲(chǔ)單元10的形成。然而，此類結(jié)構(gòu)并未在附圖中描述或在此討論，以便不模糊本發(fā)明。
典型的存儲(chǔ)器件，例如閃存產(chǎn)品，可以包括以行及列排列的數(shù)百萬個(gè)存儲(chǔ)單元10。讀取/寫入操作可通過根據(jù)單元10的行及列位置存取該單元而在個(gè)別存儲(chǔ)單元10或大量存儲(chǔ)單元上執(zhí)行。此類存取技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是眾所周知的，因此不在此作更詳細(xì)的描述。
圖1所描述的示意性存儲(chǔ)單元10可以通過多種已知技術(shù)而形成，并且各種組件可以通過多種已知技術(shù)而形成。例如，柵極絕緣層16可以包括二氧化硅的熱生長層。浮動(dòng)?xùn)艠O18及控制柵極22可以包括摻雜的或不摻雜的多晶硅。側(cè)壁間隔24可以包括多種材料，例如二氧化硅、氮化硅等等。應(yīng)該了解的是，額外的材料層可以在典型的存儲(chǔ)單元上形成，雖然此類層膜并未顯示在圖1中。例如，底部消反射涂層(未顯示)或另一層材料(未顯示)可以形成在控制柵極22的頂表面23的上方。
圖2為示意性現(xiàn)有技術(shù)晶體管32的截面視圖。如圖所示，晶體管32包括柵極絕緣層16、柵極電極33、側(cè)壁間隔24及源極/漏極區(qū)域34。該晶體管形成在隔離區(qū)域14之間的襯底12內(nèi)。
本發(fā)明可以與為各種不同類型的半導(dǎo)體器件形成柵極絕緣層16結(jié)合使用，諸如為存儲(chǔ)器件、晶體管、微處理器、特定應(yīng)用集成電路(application specific integrated circuits)等等。柵極絕緣層16的物理特征，諸如厚度，可視特定的應(yīng)用而改變。而且，柵極絕緣層16視應(yīng)用而定，可包括多種不同的材料，例如二氧化硅及氮化硅。柵極絕緣層16可通過多種工藝而形成，例如熱生長工藝、沉積工藝等等。當(dāng)然，柵極絕緣層16的電性特征及物理特征可視所制造的產(chǎn)品類型及其所計(jì)劃的應(yīng)用類型而改變。因此，在此所描述及討論的柵極絕緣層16的示意性實(shí)施例以及制造此類層膜的方式不應(yīng)視為是本發(fā)明的限制，除非此類的限制明確地在所附的權(quán)利要求中提出。
在一方面，本發(fā)明著重于根據(jù)各種電性測(cè)試數(shù)據(jù)來控制絕緣層16的一個(gè)或一個(gè)以上的特征。圖3為示意性系統(tǒng)40的示意圖，該系統(tǒng)40可以依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例而使用。如圖所示，電性測(cè)試設(shè)備42可用以獲得用于一個(gè)或一個(gè)以上諸如存儲(chǔ)器件或晶體管的半導(dǎo)體器件44的電性測(cè)試數(shù)據(jù)46，并且使用該電性測(cè)試數(shù)據(jù)以控制欲形成在后續(xù)器件上的柵極絕緣層16的一個(gè)或一個(gè)以上的特征或參數(shù)。僅作為例子，圖3中的半導(dǎo)體器件44描繪為具有多個(gè)形成于其上的柵極堆疊11。例如，如圖3所示，電性測(cè)試數(shù)據(jù)46可提供給控制器48。接著，控制器48可以確定、控制或調(diào)整工藝工具(process tools)50的一個(gè)或一個(gè)以上的參數(shù)，可能使用該工藝工具50在后續(xù)形成的器件上制造柵極絕緣層16，例如在晶體管、存儲(chǔ)單元上等等。在描繪于圖3中的示意性實(shí)施例中，工藝工具50示意地描繪成爐子50A及沉積工具50B?？梢钥刂频墓に嚬ぞ?0的類型可改變并且可視特定的應(yīng)用而定，例如所期望的柵極絕緣層16的特征和/或材料。工藝工具50可以是單室的或多室的工具。
電性測(cè)試設(shè)備42可以是能夠執(zhí)行在此所描述的電性測(cè)試的任何類型的設(shè)備。而且，電性測(cè)試設(shè)備42不需要是單一件設(shè)備，因?yàn)榭梢允褂枚嗉碾娦詼y(cè)試設(shè)備42在半導(dǎo)體器件44上執(zhí)行電性測(cè)試。例如，此類的電性測(cè)試設(shè)備42可以包含例如四點(diǎn)探針量測(cè)儀(four-pointprobe)。
電性測(cè)試設(shè)備42可用以收集關(guān)于半導(dǎo)體器件44的多種電性特征的電性測(cè)試數(shù)據(jù)46。例如，電性測(cè)試設(shè)備42可用以收集擊穿電壓(breakdown voltage，BV)、閾電壓(threshold voltage，VT)、充電至斷絕特征(charge-to-rupture characteristics，QDTR)、狀態(tài)電荷(state charge，Qs)、界面電荷(interface charge，Qit)、捕獲電荷(trapped charge，Qat)、表面電荷(surface charge，Qss)、編程周期時(shí)間(programming cycle time)和/或擦除周期時(shí)間(erase cycle time)的相關(guān)數(shù)據(jù)。在有些情形中，多個(gè)上述各種電性特征可以結(jié)合至一個(gè)或一個(gè)以上的度量(metrics)內(nèi)，例如晶片層級(jí)的可靠性度量，代表單一晶片或多個(gè)晶片的電性測(cè)試數(shù)據(jù)46。而且，在根據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)46采取任何控制動(dòng)作之前，可以平均化或由統(tǒng)計(jì)上來處理電性測(cè)試數(shù)據(jù)46的此類收集。電性測(cè)試可以當(dāng)正在加工晶片時(shí)執(zhí)行，也就是在線測(cè)量(in-line measurements)，或在制造完成后于線結(jié)束時(shí)執(zhí)行。
根據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)46，控制器48可以確定、控制或調(diào)整欲在至少一個(gè)工藝工具50內(nèi)執(zhí)行的工藝操作的一個(gè)或一個(gè)以上的參數(shù)，該工藝操作用以在后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件44上形成絕緣層16。例如，此類工藝操作可以包含但不限于沉積工藝(例如，等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積)或熱生長工藝?？梢源_定、控制或調(diào)整的此類工藝的參數(shù)包含但不限于溫度、壓力、持續(xù)時(shí)間、工藝氣體組成或流速(process gas composition or flow rate)、工藝液體(1iquid)組成或流速、功率電平(power level)等等。
僅作為例子，電性測(cè)試數(shù)據(jù)46可指示擊穿電壓或充電至斷絕度量是在可接受的程度以下。在該情況下，控制器48可采取行動(dòng)以控制或調(diào)整欲執(zhí)行的工藝操作的一個(gè)或一個(gè)以上的參數(shù)，該工藝操作用以在后續(xù)的器件上形成柵極絕緣層16。例如，在此種情況下，控制器48可以采取行動(dòng)以增加在爐子50A內(nèi)執(zhí)行的用以在后續(xù)形成的器件上形成柵極絕緣層16的熱生長工藝的持續(xù)時(shí)間，以便相對(duì)于先前制造的柵極絕緣層16來增加?xùn)艠O絕緣層16的厚度?？梢钥刂频钠渌に囎兞堪幌抻跍囟?、工藝氣體流速、壓力等等。之后，使用所確定或調(diào)整的參數(shù)在工藝工具50內(nèi)執(zhí)行工藝操作以在額外的半導(dǎo)體器件上形成柵極絕緣層16。
作為另一例子，若電性測(cè)試數(shù)據(jù)指示用于存儲(chǔ)器件或單元的編程周期的持續(xù)時(shí)間太長或超過允許的規(guī)格，則在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件上的柵極絕緣層的厚度可縮減，從而減少在后續(xù)形成的器件上的編程周期時(shí)間。類似地，若用于存儲(chǔ)單元或器件的擦除周期的持續(xù)時(shí)間被確定為太長時(shí)，則在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件上的柵極絕緣層的厚度可縮減，以努力降低在之后形成的存儲(chǔ)單元上的擦除周期時(shí)間。本發(fā)明還可以在期望增加?xùn)艠O絕緣層的厚度的情況下使用，若此種情況會(huì)發(fā)生。根據(jù)所確定的編程周期或擦除周期的持續(xù)時(shí)間，可以對(duì)用于在后續(xù)形成的存儲(chǔ)單元上形成柵極絕緣層的工藝參數(shù)進(jìn)行各種調(diào)整，以達(dá)到對(duì)柵極絕緣層厚度的所期望調(diào)整。
通過根據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)46來進(jìn)行一個(gè)或一個(gè)以上的工藝調(diào)整，可制造出例如存儲(chǔ)器件、晶體管等的半導(dǎo)體器件，使得在完成之后，這些半導(dǎo)體器件傾向于呈現(xiàn)出所期望的電性能特征。而且，由于柵極絕緣層16的特征是根據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)而控制的，所以所完成的器件在符合性能標(biāo)準(zhǔn)上具有較好的機(jī)會(huì)，該性能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于產(chǎn)品的終端使用者是重要的，例如較快的擦除周期時(shí)間。
在所示意的實(shí)施例中，控制器48為用軟件編程以執(zhí)行在此所描述的功能的計(jì)算機(jī)。而且，所描述的控制器48的功能可以通過分布在半導(dǎo)體制造設(shè)備上的一個(gè)或一個(gè)以上的控制器而執(zhí)行。例如，控制器48可以是晶片廠層級(jí)(fab level)的控制器，該控制器用于控制遍及所有或部分半導(dǎo)體制造設(shè)備的加工操作。另外，控制器48可以是僅控制制造設(shè)備的部分或單元的較低層級(jí)的計(jì)算機(jī)。此外，控制器48可以是單獨(dú)的器件，或者控制器48可以位于一個(gè)或一個(gè)以上的工藝工具50上。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)了解，也可以使用經(jīng)設(shè)計(jì)用來執(zhí)行特定功能的硬件控制器(未顯示)。
部分本發(fā)明及相對(duì)應(yīng)的詳細(xì)描述是以軟件或在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)位上的操作的算法及符號(hào)表示而呈現(xiàn)的。通過這些描述及表示，本領(lǐng)域的技術(shù)人員有效地將自身工作的實(shí)質(zhì)傳遞給本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員。算法，如同該名詞在此所使用，以及如同普遍所使用，視為是導(dǎo)致所期望結(jié)果的一系列自洽的步驟。這些步驟是需要物理量的實(shí)際處理的那些步驟。通常，雖然并非必要，這些量表現(xiàn)為能夠被儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移、組合、比較及處理的光信號(hào)、電信號(hào)或磁信號(hào)的形式。主要為了普遍使用的理由，有時(shí)將這些信號(hào)稱為位(bits)、值(values)、元件(elements)、符號(hào)(symbols)、字符(characters)、名詞(terms)、數(shù)字(numbers)等已證實(shí)是較方便的。
然而，應(yīng)謹(jǐn)記在心的是，所有這些及類似的名詞要與適當(dāng)?shù)奈锢砹拷Y(jié)合并且僅是應(yīng)用于這些量的方便標(biāo)示。除非特定地說明過，或者由討論而顯而易見，諸如“處理(processing)”或“運(yùn)算(computing)”或“計(jì)算(calculating)”或“確定(determining)”或“顯示(displaying)”等的名詞是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子計(jì)算器件的運(yùn)作及過程，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子計(jì)算器件處理及轉(zhuǎn)換在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器及存儲(chǔ)器內(nèi)表示為物理量、電子量的數(shù)據(jù)，以成為在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器或寄存器內(nèi)或在其它此類信息儲(chǔ)存、傳送或顯示器件之內(nèi)類似地表示為物理量的其它數(shù)據(jù)。
能夠適合于執(zhí)行控制器48的某些所述功能的例示性軟件系統(tǒng)是由KLA Tencor公司所提供的Catalyst系統(tǒng)。Catalyst系統(tǒng)使用國際半導(dǎo)體設(shè)備及材料協(xié)會(huì)(Semiconductor Equipment and Materials International，SEMI)計(jì)算機(jī)整合制造(Computer Integrated Manufacturing，CIM)架構(gòu)兼容系統(tǒng)技術(shù)，并且依據(jù)先進(jìn)工藝控制(Advanced Process Control，APC)架構(gòu)。CIM(SEMI E81-0699-用于CIM架構(gòu)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)的臨時(shí)規(guī)格)及APC(SEMI E93-0999-用于CIM架構(gòu)先進(jìn)工藝控制組件的臨時(shí)規(guī)格)規(guī)格可從SEMI公開取得。
本發(fā)明一般著重于依據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)控制柵極絕緣層的性能及特征的各種方法，以及執(zhí)行所述方法的系統(tǒng)。在一個(gè)示意性實(shí)施例中，該方法包括對(duì)至少一個(gè)半導(dǎo)體器件執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試，依據(jù)從電性測(cè)試所獲得的電性數(shù)據(jù)確定至少一個(gè)工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行該至少一個(gè)工藝操作以在后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件上形成至少一個(gè)柵極絕緣層，以及執(zhí)行包括所確定的參數(shù)的至少一個(gè)工藝操作以形成該柵極絕緣層。在有些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件為存儲(chǔ)器件，諸如閃存產(chǎn)品。在其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件為晶體管。柵極絕緣層可以通過多種工藝而形成，諸如熱生長工藝或沉積工藝。
上面所公開的特定實(shí)施例僅僅用于示意，因?yàn)榭梢杂貌煌值刃У姆绞絹硇薷暮蛯?shí)施本發(fā)明，而這些方式對(duì)于已從本說明中獲益的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。例如，上面提出的工藝步驟可以用不同的順序來進(jìn)行。另外，除了所附的權(quán)利要求中說明的之外，并不欲對(duì)其中所示的構(gòu)建或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)作限制。因此，很明顯，可以改變或修改上面所公開的特定實(shí)施例，而所有此等變化都被認(rèn)為是在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。因此，在此尋求如所附的權(quán)利要求的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括對(duì)至少一個(gè)半導(dǎo)體器件執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試；根據(jù)從所述至少一個(gè)電性測(cè)試所獲得的電性數(shù)據(jù)(46)確定至少一種工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行所述至少一種工藝操作以在后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件上形成至少一層?xùn)艠O絕緣層(16)；以及執(zhí)行包括所確定的至少一個(gè)參數(shù)的所述至少一種工藝操作，以在所述后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件上形成所述至少一層?xùn)艠O絕緣層(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體器件是閃存器件、特定應(yīng)用的集成電路及微處理器中的至少一個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)所述至少一個(gè)半導(dǎo)體器件執(zhí)行所述至少一個(gè)電性測(cè)試包括對(duì)所述至少一個(gè)半導(dǎo)體器件執(zhí)行所述至少一個(gè)電性測(cè)試以確定擊穿電壓、閾電壓、狀態(tài)電荷、界面電荷、捕獲電荷、表面電荷、編程周期時(shí)間及擦除周期時(shí)間中的至少一個(gè)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體器件包括至少一個(gè)晶體管(32)，所述晶體管(32)包括柵極絕緣層(16)及位于所述柵極絕緣層(16)上方的柵極電極(33)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體器件包括存儲(chǔ)器件(10)，所述存儲(chǔ)器件(10)包括柵極絕緣層(16)、位于所述柵極絕緣層(16)上方的浮動(dòng)?xùn)艠O層(18)、位于所述浮動(dòng)?xùn)艠O層(18)上方的中間絕緣層(20)及位于所述中間絕緣層(20)上方的控制柵極層(22)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一種工藝操作包括沉積工藝及熱生長工藝中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)參數(shù)包括溫度、壓力、持續(xù)時(shí)間、工藝氣體流速、工藝氣體組成、液體流速、液體組成及功率電平設(shè)定中的至少一個(gè)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述柵極絕緣層(16)包括二氧化硅及氮化硅中的至少一種。
9.一種方法，包括對(duì)至少一個(gè)存儲(chǔ)器件(10)執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試，以確定對(duì)所述存儲(chǔ)器件(10)所執(zhí)行的編程周期的持續(xù)時(shí)間；根據(jù)所確定的所述編程周期的持續(xù)時(shí)間，確定至少一種工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行所述至少一種工藝操作以在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件(10)上形成至少一個(gè)柵極絕緣層(16)；以及執(zhí)行包括所確定的至少一個(gè)參數(shù)的所述至少一種工藝操作，以在所述后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件上形成所述至少一層?xùn)艠O絕緣層(16)。
10.一種方法，包括對(duì)至少一個(gè)存儲(chǔ)器件(10)執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試，以確定對(duì)所述存儲(chǔ)器件(10)所執(zhí)行的擦除周期的持續(xù)時(shí)間；根據(jù)所確定的所述擦除周期的持續(xù)時(shí)間，確定至少一種工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行所述至少一種工藝操作以在后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件(10)上形成至少一層?xùn)艠O絕緣層(16)；以及執(zhí)行包括所確定的至少一個(gè)參數(shù)的所述至少一種工藝操作，以在所述后續(xù)形成的存儲(chǔ)器件(10)上形成所述至少一層?xùn)艠O絕緣層(16)。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及根據(jù)電性測(cè)試數(shù)據(jù)(46)控制柵極絕緣層(16)的性能及特征的各種方法，以及執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。在一個(gè)示意性實(shí)施例中，該方法包括對(duì)至少一個(gè)半導(dǎo)體器件執(zhí)行至少一個(gè)電性測(cè)試，根據(jù)從該電性測(cè)試所獲得的電性數(shù)據(jù)確定至少一種工藝操作的至少一個(gè)參數(shù)，其中將執(zhí)行該至少一種工藝操作以在后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件上形成至少一層?xùn)艠O絕緣層(16)，以及執(zhí)行包括所確定的參數(shù)的至少一種工藝操作以形成該柵極絕緣層(16)。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1820363SQ200480019371
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月7日
發(fā)明者T·J·松德爾曼, P·拉爾 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司