[发明专利]半导体工艺的监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种半导体工艺的监控方法。

背景技术

传统的半导体存储器的器件结构例如申请号为03145409的中国专利提供的存储器结构。所述半导体存储器的制造方法通常是先在半导体衬底上依次形成有覆盖半导体衬底的栅极介电层和多晶硅层；接着，图案化栅极介电层和多晶硅层，形成由栅极介电层和多晶硅层组成的栅极叠层。

栅极叠层的图案化过程中可能导致栅极和栅极介电层的损伤，会影响栅极叠层的完整性及其电性品质。例如，可能产生：在栅极介电层邻近栅极底部的区域存在高电场，影响栅极介电层的可靠度；此外，栅极与其下衬底之间的漏电流也会增加。

为了解决上述问题，业界利用多晶硅的再氧化(re-oxidation)工艺。在一般的多晶硅再氧化工艺中，进行图案化步骤以形成栅极叠层之后，接着实施氧化工艺，在多晶硅栅极暴露的侧壁及硅衬底上形成氧化层。通过所述多晶硅的再氧化工艺，可增加栅极介电层的完整性，并可修补多晶硅栅极的损伤。

另外，为避免上述多晶硅的再氧化(re-oxidation)工艺可能带来的不利影响，例如增加沟道长度和栅极介电层的厚度，降低MOS器件的性能。还可以采用氮化多晶硅的再氧化工艺(nitrided polysilicon re-oxidation)来替代上述的多晶硅再氧化工艺，在此工艺中形成氮化氧化硅层以取代氧化层。

不过，无论进行的是多晶硅再氧化工艺还是氮化多晶硅的再氧化工艺，如图1所示，在多晶硅栅极进行再氧化步骤后在栅极10的边缘都会形成有“鸟嘴”结构。所述呈“鸟嘴”的栅极边缘厚度h(单位为埃，)是与再氧化工艺的加热时间(单位为秒，s)有关，厚度h的变化很可能会诱使器件性能的变化和转变，例如半导体器件的灵敏度产生下降。由此可见，再氧化工艺中栅极的边缘厚度是影响半导体器件品质的其中一个因素。因此，为确保半导体器件的品质符合预期，必须监控再氧化工艺，控制再氧化后的栅极边缘的厚度。

发明内容

本发明所要解决的问题是，在半导体器件的制造工艺中，如何控制栅极边缘的氧化厚度来防止晶圆产生波动和器件灵敏性下降的问题。

为解决上述问题，本发明在一个方面提供一种半导体工艺的监控方法，包括：根据栅极边缘的氧化厚度与栅极的再氧化时间的关系，建立栅极边缘的氧化厚度的变化模型；获得栅极氧化的厚度在不同取值下的半导体器件的性能参数，得到栅极边缘的氧化厚度与半导体器件的性能参数的变化关系；根据栅极边缘的氧化厚度的变化模型和栅极边缘的氧化厚度与半导体性能参数的变化关系，参照所需要满足的半导体器件的性能参数，控制栅极的再氧化时间。

可选地，所述栅极边缘的氧化厚度与栅极的再氧化时间的关系具体为二者成正相关的比例关系。

可选地，所述栅极边缘的氧化厚度与半导体器件的性能参数的变化关系具体为栅极边缘的氧化厚度的变化量与栅极的性能参数的变化量成线性的比例关系。

可选地，所述性能参数为半导体器件的饱和电流。

可选地，所述性能参数为半导体器件的饱和电流和阈值电压。

可选地，所述性能参数为半导体器件的饱和电流、阈值电压和寄生电容。

本发明在另一个方面提供一种半导体工艺的监控方法，包括：根据栅极边缘的氧化厚度与多晶条宽的变化关系，建立栅极边缘的氧化厚度的变化模型；获得栅极氧化的厚度在不同取值下的半导体器件的性能参数，得到栅极边缘的氧化厚度与半导体器件的性能参数的变化关系；根据栅极边缘的氧化厚度的变化模型和栅极边缘的氧化厚度与半导体性能参数的变化关系，参照所需要满足的半导体器件的性能参数，控制多晶条宽。

可选地，所述栅极边缘的氧化厚度与多晶条宽的变化关系具体为栅极边缘的氧化厚度的变化量与多晶条宽的变化量成正相关的比例关系。

可选地，所述栅极边缘的氧化厚度与半导体器件的性能参数的变化关系具体为栅极边缘的氧化厚度的变化量与栅极的性能参数的变化量成线性的比例关系。

可选地，所述性能参数为半导体器件的饱和电流。

可选地，所述性能参数为半导体器件的饱和电流和阈值电压。

可选地，所述性能参数为半导体器件的饱和电流、阈值电压和寄生电容。

本发明技术方案是利用栅极边缘的氧化厚度、栅极的再氧化时间以及半导体器件的性能参数之间的关系，在对半导体器件进行监控时，可以通过调整再氧化时间，控制栅极边缘的再氧化厚度，确保半导体器件的品质符合预期。