[发明专利]监测晶圆击穿电压稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造中的晶圆质量检测方法，尤其涉及监测晶圆击穿电压稳定性的方法。

背景技术

半导体器件一般是包括一基体及在基体上形成的有源元件，有源元件通常包括栅极、源极和漏极，这些电极通过金属导电层连接电压，使得器件在被施加电压时工作。举例来说，源极和漏极之间是由绝缘的基体或其他绝缘区域构成，以阻断电流在隔绝的有源区之间流动，即达到绝缘效果。然而当邻近的源极和漏极之间的电压增大到临界值时，便会发生击穿，使得绝缘区域的绝缘效果不复存在，更导致半导体器件无法工作。该临界电压称为击穿电压(Voltageof Break Down，VBD)因此，较高的击穿电压是在半导体制造领域所追求的目标。

在半导体制造中，为确保晶圆的击穿电压在可接受的范围，会在晶圆验收测试(Wafer Acceptance Testing，WAT)中进行击穿电压的稳定性测试。在0.13um工艺的晶圆制造中，测试结果表明击穿电压的稳定性表现难以控制，业界人士将其根源归结为制造晶圆的密室(Chamber)的问题，然而即便如此，影响击穿电压稳定性表现的影响仍然有许多，例如SiH₄-MFC泄漏，密室的泵效率(chamber pumping efficiency)，密室制程(Chamber Process)中的莲蓬头(showerhead)，晶圆表面铜残留等。因此影响击穿电压的稳定性表现的确切的关键因素仍有待寻找，而改善其表现的方法也无从获得。

发明内容

鉴于以上问题，本申请的发明人经过大量试验和分析，发现密室制程中的高频反射能量与击穿电压存在密切关系，由此本发明提出一种监测晶圆击穿电压稳定性的方法，以稳定晶圆制作过程中的击穿电压。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种监测晶圆击穿电压稳定性的方法，包括以下步骤：首先，建立一监控系统，该监控系统包括一高频射频反射能量-击穿电压对应关系表，以及一击穿电压规范表，该规范表包括至少一控制阈值；其次，以一高频射频系统对密室制程中的晶圆发射高频射频信号，并接收其反射能量；再者，将高频射频反射能量导出至该监控系统中，并根据该高频射频反射能量值和该对应关系表计算击穿电压值；以及比较该击穿电压值与该规范表中的控制阈值。

上述的监测晶圆击穿电压稳定性的方法中，该对应关系表中的高频射频反射能量-击穿电压符合如下关系：VBD＝A-K*Ref，其中VBD为击穿电压值，Ref为高频射频反射能量值，A为幅度系数，K为比例系数。

上述的监测晶圆击穿电压稳定性的方法中，当该击穿电压值低于该控制阈值时，监控系统发出警告信号。再者，该控制阈值可对应至少一调整操作，当该击穿电压值低于该控制阈值时，执行该控制阈值所对应的调整操作。

本发明另外提出一种监测晶圆击穿电压稳定性的方法，包括以下步骤：首先，建立一监控系统，该监控系统包括一高频射频反射能量规范表，该规范表包括至少一控制阈值；其次，以一高频射频系统对晶圆发射高频射频信号，并接收其反射能量；再者，将高频射频反射能量导出至该监控系统中；以及比较该高频射频反射能量值与该规范表中的控制阈值。

上述的监测晶圆击穿电压稳定性的方法，还包括预先建立该高频射频反射能量规范表，其包括以下步骤：首先，提供一高频射频反射能量-击穿电压对应关系表和一击穿电压规范表；其次，根据该对应关系表和击穿电压规范表获取该高频射频反射能量规范表。

上述的监测晶圆击穿电压稳定性的方法中，该高频射频反射能量与击穿电压的关系符合：Ref＝(A-VBD)/K，其中Ref为高频射频反射能量值，VBD为击穿电压值，A为幅度系数，K为比例系数。

上述的监测晶圆击穿电压稳定性的方法中，当该高频射频反射能量值低于该控制阈值时，监控系统发出警告信号。再者，该控制阈值对应至少一调整操作，当该高频射频反射能量值低于该控制阈值时，执行该控制阈值所对应的调整操作。

因此，本发明的方法通过检测和分析密室制程中高频射频反射能量值，可以间接的获知击穿电压值的情形，从而及时作出调整，提高制程中击穿电压值的稳定性，大大降低产品报废的风险，从而提高产品的良率。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明检测晶圆在密室中的高频反射能量的系统示意图。

图2是测得的晶圆高频反射能量的波动示意图。

图3是一批晶圆在WAT中的击穿电压值的波动示意图。

图4是晶圆在密室中的高频反射能量与在WAT中的击穿电压值的关系图。