在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，包括：進(jìn)行PNP型雙極型晶體管的版圖設(shè)計(jì)，其發(fā)射極為P型重?fù)诫s鍺硅，并且自摻雜硼；進(jìn)行所述PNP型雙極型晶體管的制作；測(cè)量所述PNP型雙極型晶體管的電流，并計(jì)算電流放大系數(shù)；根據(jù)所述電流放大系數(shù)判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量，在線檢測(cè)硼的實(shí)際用量是否出現(xiàn)異常，從而快速判斷工藝是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自摻雜硼鍺硅工藝中出現(xiàn)的異常。
【專利說(shuō)明】在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路及其制造領(lǐng)域，特別涉及一種在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, M0SFET)器件的尺寸在不斷減小，通常包括MOSFET器件溝道長(zhǎng)度的減小，柵氧化層厚度的減薄等以獲得更快的器件速度。但是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展至超深亞微米級(jí)時(shí)，特別是90納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，減小溝道長(zhǎng)度會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，為了控制短溝道效應(yīng)，會(huì)在溝道中摻以較高濃度的雜質(zhì)，但是這會(huì)降低載流子的遷移率，從而導(dǎo)致器件性能下降，單純的器件尺寸減小很難滿足大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展。因此，應(yīng)力工程的廣泛研究用來(lái)提高載流子的遷移率，從而達(dá)到更快的器件速度，并滿足摩爾定律的規(guī)律。
[0003]上世紀(jì)80年代到90年代，學(xué)術(shù)界就已經(jīng)開(kāi)始基于硅基襯底實(shí)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)構(gòu)研究，直到本世紀(jì)初才實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。其中有兩種代表性的應(yīng)力應(yīng)用，一種是由IBM提出的雙軸應(yīng)力技術(shù)(Biaxial Technique);另一種是由Intel提出的單軸應(yīng)力技術(shù)(UniaxialTechnique),例如壓力記憶技術(shù)(Stress Memorization Technology, SMT)對(duì) NM0SFET的溝道施加張應(yīng)力提高電子的遷移率，或者選擇性(或嵌入)外延生長(zhǎng)鍺硅(SiGe)對(duì)PM0SFET溝道施加壓應(yīng)力提高空穴的遷移率，從而提高器件的性能。其原理為:選擇性外延生長(zhǎng)SiGe，其與Si原子產(chǎn)生晶格失配，晶格失配產(chǎn)生了向溝道區(qū)的壓應(yīng)力(CompressiveStress)，壓縮晶體使得布里淵(Brillouin)區(qū)收縮，增大了能帶的彎曲程度，減小了溝道區(qū)的Si能帶的曲率半徑，從而可以降低了載流子的有效質(zhì)量，因此提高了載流子的遷移率。
[0004]對(duì)于選擇性(或嵌入)外延生長(zhǎng)SiGe工藝，已經(jīng)有大量地研究發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)工藝的氣體組成、流量，腔體反應(yīng)溫度、時(shí)間，退火溫度、時(shí)間等會(huì)對(duì)應(yīng)力產(chǎn)生影響，并建立有線上實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)工藝的穩(wěn)定性。在SiGe工藝中，往往采用硼烷進(jìn)行SiGe的自摻雜，實(shí)現(xiàn)硼重?fù)诫s的SiGe。對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，在線監(jiān)測(cè)往往只是檢測(cè)工藝反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔體前的流量及組成情況，并不能實(shí)際反映工藝中氣體的使用情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，在線監(jiān)控參與自摻雜硼鍺硅工藝的硼烷氣體的實(shí)際用量，避免硼烷氣體含量異常對(duì)后續(xù)的工藝造成影響。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，包括:
[0007]進(jìn)行PNP型雙極型晶體管的版圖設(shè)計(jì)，其發(fā)射極為P型重?fù)诫s鍺硅，并且自摻雜硼；[0008]進(jìn)行所述PNP型雙極型晶體管的制作；
[0009]測(cè)量所述PNP型雙極型晶體管的電流，并計(jì)算電流放大系數(shù)；
[0010]根據(jù)所述電流放大系數(shù)判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量。
[0011]進(jìn)一步的，根據(jù)所述電流放大系數(shù)是否異常判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用
量是否異常。
[0012]進(jìn)一步的，鍺硅工藝中自摻雜硼采用的是硼烷。
[0013]進(jìn)一步的，根據(jù)所述電流放大系數(shù)是否異常判斷參與自摻雜硼鍺硅工藝的硼烷的氣體用量是否出現(xiàn)異常。
[0014]進(jìn)一步的，所述電流包括基極電流與集電極電流。
[0015]進(jìn)一步的，需要測(cè)量多組電流數(shù)據(jù)，并計(jì)算出多個(gè)電流放大系數(shù)，以此得出電流放大系數(shù)的變化趨勢(shì)。
[0016]進(jìn)一步的，根據(jù)電流放大系數(shù)的變化趨勢(shì)判斷電流放大系數(shù)是否出現(xiàn)異常。
[0017]進(jìn)一步的，所述PNP型雙極型晶體管的基極為N型阱。
[0018]進(jìn)一步的，所述PNP型雙極型晶體管的集電極為P型襯底。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明通過(guò)將PNP型雙極型晶體管的發(fā)射極設(shè)置為摻雜硼的P型重?fù)诫s鍺硅，完成PNP型雙極型晶體管的制作之后測(cè)量電流，并計(jì)算電流放大系數(shù)，根據(jù)電流放大系數(shù)判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量，在線檢測(cè)硼的實(shí)際用量是否出現(xiàn)異常，從而快速判斷工藝是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自摻雜硼鍺硅工藝中出現(xiàn)的異常。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法的過(guò)程流程圖。
[0022]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中PNP型雙極型晶體管的俯視圖。
[0023]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中PNP型雙極型晶體管的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0025]其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時(shí)，為了便于說(shuō)明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)對(duì)此作為本發(fā)明的限定。
[0026]本發(fā)明的核心思想是:通過(guò)將PNP型雙極型晶體管的發(fā)射極設(shè)置為摻雜硼的P型重?fù)诫s鍺硅，完成PNP型雙極型晶體管的制作之后測(cè)量電流，并計(jì)算電流放大系數(shù)，根據(jù)電流放大系數(shù)判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量，在線檢測(cè)硼的實(shí)際用量是否出現(xiàn)異常，從而快速判斷工藝是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自摻雜硼鍺硅工藝中出現(xiàn)的異常。
[0027]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法的過(guò)程流程圖，如圖1所示，本發(fā)明提出一種在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，包括:
[0028]步驟SOl:進(jìn)行PNP型雙極型晶體管的版圖設(shè)計(jì)，其發(fā)射極為P型重?fù)诫s鍺硅，并且自摻雜硼；
[0029]步驟S02:進(jìn)行所述PNP型雙極型晶體管的制作；
[0030]步驟S03:測(cè)量所述PNP型雙極型晶體管的電流，并計(jì)算電流放大系數(shù)；
[0031]步驟S04:根據(jù)所述電流放大系數(shù)判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量。
[0032]在步驟SOl中，進(jìn)行PNP型雙極型晶體管的版圖設(shè)計(jì)，其發(fā)射極為P型重?fù)诫s鍺硅，并且自摻雜硼。
[0033]本實(shí)施例中，進(jìn)行PNP型雙極型晶體管的版圖設(shè)計(jì)，所述PNP型雙極型晶體管的發(fā)射極為P型重?fù)诫s鍺硅，并且自摻雜硼，通過(guò)自摻雜硼的鍺硅工藝實(shí)現(xiàn)，基極為N型阱，而集電極則為P型襯底。
[0034]在步驟S02中，進(jìn)行所述PNP型雙極型晶體管的制作。
[0035]以下簡(jiǎn)要介紹所述PNP型雙極型晶體管的制作過(guò)程:
[0036]S021:在P型襯底上進(jìn)行淺溝道隔離結(jié)構(gòu)的制作；
[0037]S022:進(jìn)行阱注入形成N型阱或P型阱，本實(shí)施例中，形成N型阱，即形成PNP型雙極型晶體管的基極；
[0038]S023:制作柵極氧化層以及柵極的淀積，淀積的材料是多晶硅，并對(duì)多晶硅進(jìn)行光刻形成柵極；
[0039]S024:進(jìn)行輕摻雜注入形成漏輕摻雜結(jié)構(gòu)；
[0040]S025:制作第一柵極側(cè)墻，所述第一柵極側(cè)墻的形成包括多晶硅柵極的氧化和氮化硅的淀積；
[0041]S026:進(jìn)行鍺硅外延的生長(zhǎng)，形成PNP型雙極型晶體管的發(fā)射極；
[0042]S027:制作第二柵極側(cè)墻；
[0043]S028:進(jìn)行源漏注入形成源漏極，在本實(shí)施例中，通過(guò)P型摻雜注入形成P型的源漏極，所述P型摻雜為硼摻雜，采用的是硼烷進(jìn)行鍺硅的自摻雜，可以用以P型襯底的引出以形成集電極；
[0044]S029:制作娃化物、通孔、金屬插塞以及金屬層；
[0045]S030:最后進(jìn)行測(cè)試。
[0046]以上發(fā)射極為P型重?fù)诫s鍺硅的PNP型雙極型晶體管的制作工藝與現(xiàn)有技術(shù)的制作工藝完全兼容，不需要額外的光罩掩膜版，因此不會(huì)產(chǎn)生額外的成本。
[0047]在步驟S03中，測(cè)量所述PNP型雙極型晶體管的電流，并計(jì)算電流放大系數(shù)。
[0048]本實(shí)施例中，在線測(cè)量PNP型雙極型晶體管的基極電流與集電極電流，并計(jì)算電流放大系數(shù)，并且需要在線測(cè)量多組電流數(shù)據(jù)，計(jì)算出多個(gè)電流放大系數(shù)，由此得出電流放大系數(shù)的變化趨勢(shì)；在成熟的工藝制程中，也可以使用已有的電流放大系數(shù)的變化趨勢(shì)。
[0049]在步驟S04中，根據(jù)所述電流放大系數(shù)判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量。
[0050]本實(shí)施例中，根據(jù)所述電流放大系數(shù)是否異常判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量是否異常，由于形成自摻雜硼的過(guò)程中使用的是硼烷，即判斷參與自摻雜硼鍺硅工藝的硼烷的氣體用量是否出現(xiàn)異常；具體的:根據(jù)步驟S03中得出的電流放大系數(shù)的變化趨勢(shì)判斷電流放大系數(shù)是否出現(xiàn)異常，若電流放大系數(shù)沒(méi)有出現(xiàn)異常，則說(shuō)明參與自摻雜硼鍺硅工藝的硼烷氣體用量沒(méi)有出現(xiàn)異常，可以繼續(xù)進(jìn)行其余PNP型雙極型晶體管的制作；若電流放大系數(shù)出現(xiàn)異常，則說(shuō)明自摻雜硼鍺硅工藝的硼烷的氣體含量出現(xiàn)異常，需要確定硼烷氣體供應(yīng)是否發(fā)生異常、或者硼烷反應(yīng)過(guò)程中是否出現(xiàn)異常等一系列相關(guān)異常的確定。
[0051]請(qǐng)參照?qǐng)D2與圖3，其為本發(fā)明一實(shí)施例中PNP型雙極型晶體管的俯視圖與截面圖。如圖2與圖3所示，I為PNP型雙極型晶體管的集電極，2為基極，3為發(fā)射極，4為淺溝道隔離結(jié)構(gòu)。在線測(cè)量PNP型雙極型晶體管的基極電流與集電極電流，計(jì)算電流放大系數(shù)，并判斷電流放大系數(shù)是否發(fā)生異常，以此來(lái)判斷參與自摻雜硼鍺硅工藝的硼烷的氣體用量是否出現(xiàn)異常。
[0052]綜上所述，本發(fā)明通過(guò)將PNP型雙極型晶體管的發(fā)射極設(shè)置為摻雜硼的P型重?fù)诫s鍺硅，完成PNP型雙極型晶體管的制作之后測(cè)量電流，并計(jì)算電流放大系數(shù)，根據(jù)電流放大系數(shù)判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量，在線檢測(cè)硼的實(shí)際用量是否出現(xiàn)異常，從而快速判斷工藝是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自摻雜硼鍺硅工藝中出現(xiàn)的異常。
[0053]上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，其特征在于，包括: 進(jìn)行PNP型雙極型晶體管的版圖設(shè)計(jì)，其發(fā)射極為P型重?fù)诫s鍺硅，并且自摻雜硼； 進(jìn)行所述PNP型雙極型晶體管的制作； 測(cè)量所述PNP型雙極型晶體管的電流，并計(jì)算電流放大系數(shù)； 根據(jù)所述電流放大系數(shù)判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量。
2.如權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，其特征在于，根據(jù)所述電流放大系數(shù)是否異常判斷自摻雜硼鍺硅工藝中硼的實(shí)際用量是否異常。
3.如權(quán)利要求2所述的在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，其特征在于，鍺硅工藝中自摻雜硼采用的是硼烷。
4.如權(quán)利要求3所述的在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，其特征在于，根據(jù)所述電流放大系數(shù)是否異常判斷參與自摻雜硼鍺硅工藝的硼烷的氣體用量是否出現(xiàn)異常。
5.如權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，其特征在于，所述電流包括基極電流與集電極電流。
6.如權(quán)利要求5所述的在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，其特征在于，需要測(cè)量多組電流數(shù)據(jù)，并計(jì)算出多個(gè)電流放大系數(shù)，以此得出電流放大系數(shù)的變化趨勢(shì)。
7.如權(quán)利要求6所述的在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，其特征在于，根據(jù)電流放大系數(shù)的變化趨勢(shì)判斷電流放大系數(shù)是否出現(xiàn)異常。
8.如權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，其特征在于，所述PNP型雙極型晶體管的基極為N型阱。
9.如權(quán)利要求8所述的在線監(jiān)控鍺硅工藝中自摻雜硼濃度的方法，其特征在于，所述PNP型雙極型晶體管的集電極為P型襯底。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK103943531SQ201410162698
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】周建華, 劉巍 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司