專利名稱：一種基于mos電容的等離子體損傷測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種新型的基于MOS電容的等離子體工藝損傷測(cè)試結(jié)構(gòu)，可以通過測(cè)量電容的漏電流、C-V特性曲線和TDDB，來對(duì)等離子體工藝中的刻蝕和去膠工藝進(jìn)行等離子體損傷的檢測(cè)和評(píng)估。
背景技術(shù)：
在目前先進(jìn)的IC制造過程中，等離子工藝被應(yīng)用于超過20步的關(guān)鍵步驟中，如多晶硅、柵氧化膜、金屬線的刻蝕，介質(zhì)層的淀積，PVD前的預(yù)清洗濺射，光刻膠的去膠等。在等離子體工藝中，硅基上的器件通常會(huì)直接暴露在等離子環(huán)境下。等離子體由放電產(chǎn)出離子和電子。在外加偏壓的下，離子向硅片運(yùn)動(dòng)，在對(duì)襯墊進(jìn)行濺射的同時(shí)促進(jìn)表面化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。但是由于等離子體鞘層、等離子體不均等多種因素的存在，會(huì)使得達(dá)到表面的電子和離子數(shù)目不相等。這樣會(huì)使得在硅片襯底和表面存在著充電電流，從而會(huì)對(duì)敏感的柵極·氧化層造成損傷。隨著IC制造技術(shù)節(jié)點(diǎn)到達(dá)32nm以以下時(shí)，在如道工藝中，聞能尚子入住后的光刻膠表面會(huì)在表面形成一層碳化的外殼，而這層外殼特別難于去除。為了達(dá)到目的大多采用具有等離子體中的高能離子來轟擊光刻膠外殼，這樣敏感的柵極氧化層中就會(huì)存在充電電流，造成損傷。此外，常規(guī)的干法去膠工藝中也存在這去膠過程的充電損傷問題。去膠過程中，隨著光刻膠的去除，表面的鋁或者多晶硅電極材料變暴露在了等離子體氛圍中，收集到了來自等離子體中的帶電粒子，但是由于鋁或者多晶硅可以看做懸浮電極，會(huì)在其表面產(chǎn)生鞘層，從而使得收集到的電子、離子數(shù)不同，形成充電電流，對(duì)敏感柵極材料造成損傷。

發(fā)明內(nèi)容一種應(yīng)用于測(cè)量等離子體損傷的帶有金屬天線結(jié)構(gòu)的MOS電容，包括電極天線、絕緣材料、通孔、多晶硅、柵極和硅襯底。該結(jié)構(gòu)的特性在于一個(gè)插指狀和方塊形狀的天線均通過通孔與MOS電容的多晶硅電極相連，可以用來收集轟擊到天線上的電子和離子。所述的MOS電容，天線材料采用多晶硅或者鋁金屬來制作，天線材料為Al或者多晶娃。所述的MOS電容，插指結(jié)構(gòu)的天線中，兩個(gè)插指之間的距離為2-10um。所述的MOS電容，測(cè)量過程中使用的金屬電極直接與天線結(jié)構(gòu)連接在一起，并且金屬電極之間距離相等。所述的MOS電容，中間氧化層選用二氧化硅制作而成，厚度為3-10nm。所述的MOS電容，電容的天線結(jié)構(gòu)表面帶有光刻膠或者光滑，能夠用來測(cè)試去膠損傷和刻蝕損傷。所述的MOS電容，測(cè)試電容直接在硅片襯底上制作而成，硅片襯底在測(cè)量中起到一個(gè)電極的作用。
所述的MOS電容，在一個(gè)單元中含有很多制作的多種天線比的插指和方塊的天線結(jié)構(gòu)，最常用的天線比為1，10，100，1000，10000。本發(fā)明基于MOS電容的傳統(tǒng)制造工藝，制作而成，天線結(jié)構(gòu)可以用來收集電子、離子，通過測(cè)量電容的電學(xué)特性來評(píng)估等離子體工藝損傷。具有結(jié)構(gòu)簡單、制作容易的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的主要用途是用于等離子體工藝損傷的檢測(cè)和評(píng)估。

圖I本發(fā)明的正面剖視2本發(fā)明的版圖俯視圖
圖3本發(fā)明的單元結(jié)構(gòu)版圖俯視圖請(qǐng)參閱圖1，天線101是采用鋁或者多晶硅制作而成。襯底106為硅襯底，其上的敏感柵極105采用SiO2或者其他柵極材料制作而成。柵極材料上覆蓋有導(dǎo)電的保護(hù)層多晶硅104，多晶硅層同天線的導(dǎo)通通過通孔103來實(shí)現(xiàn)。102是絕緣層，將多晶硅層和天線、襯底和多晶硅層隔離。在檢測(cè)過程中，由天線接收的電流，通過通孔施加在柵電極多晶硅層上積累，與襯底產(chǎn)生的電場施加在敏感柵極上，若電場過大將會(huì)導(dǎo)致敏感柵極的電學(xué)特性發(fā)生變化，導(dǎo)致柵極的損傷。通過檢測(cè)柵極的電流電壓特性、擊穿特性可以確定，工藝損傷情況。圖2為天線電容結(jié)構(gòu)的俯視版圖，201為測(cè)量過程中的接觸點(diǎn)。圖3為一個(gè)單元內(nèi)的俯視圖，包括十種不同天線比的結(jié)構(gòu)，插指狀天線結(jié)構(gòu)為301-305，天線比分別為2，10，100，1000，10000 ;方塊狀天線結(jié)構(gòu)為 306-310，天線比分別為 2，10，100，1000，10000。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于測(cè)量等離子體損傷的帶有金屬天線結(jié)構(gòu)的MOS電容，包括電極天線、絕緣材料、通孔、多晶硅、柵極和硅襯底。該結(jié)構(gòu)的特性在于一個(gè)插指狀和方塊形狀的天線均通過通孔與MOS電容的多晶硅電極相連，可以用來收集轟擊到天線上的電子和離子。
2.如權(quán)利要求I所述的MOS電容，天線材料采用多晶硅或者鋁金屬來制作，天線材料為Al或者多晶硅。
3.如權(quán)利要求I所述的MOS電容，插指結(jié)構(gòu)的天線中，兩個(gè)插指之間的距離為2-10um。
4.如權(quán)利要求I所述的MOS電容，測(cè)量過程中使用的金屬電極直接與天線結(jié)構(gòu)連接在一起，并且金屬電極之間距離相等。
5.如權(quán)利要求I所述的MOS電容，中間氧化層選用二氧化硅制作而成，厚度為3-10nm。
6.如權(quán)利要求I所述的MOS電容，電容的天線結(jié)構(gòu)表面帶有光刻膠或者光滑，能夠用來測(cè)試去膠損傷和刻蝕損傷。
7.如權(quán)利要求I所述的MOS電容，測(cè)試電容直接在硅片襯底上制作而成，硅片襯底在測(cè)量中起到一個(gè)電極的作用。
8.如權(quán)利要求I所述的MOS電容，在一個(gè)單元中含有很多制作的多種天線比的插指和方塊的天線結(jié)構(gòu)，最常用的天線比為1，10，100，1000,10000。
全文摘要
一種應(yīng)用于測(cè)量等離子體損傷的帶有金屬天線結(jié)構(gòu)的MOS電容，包括電極天線、絕緣材料、通孔、多晶硅、柵極和硅襯底。該結(jié)構(gòu)的特性在于一個(gè)插指狀和方塊形狀的天線均通過通孔與MOS電容的多晶硅電極相連，可以用來收集轟擊到天線上的電子和離子。可以通過測(cè)量電容的漏電流、C-V特性曲線和TDDB，來對(duì)等離子體工藝中的刻蝕和去膠工藝進(jìn)行等離子體損傷的檢測(cè)和評(píng)估。
文檔編號(hào)H01L23/544GK102891134SQ201110200218
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者王守國, 趙玲利, 賈少霞, 韓傳宇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所