【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種膜層厚度表征方法
[0001]本專利技術(shù)涉及半導體集成電路
，尤其涉及一種膜層厚度表征方法。
技術(shù)介紹
[0002]隨著集成電路產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的進步，半導體器件的尺寸也得到不斷微縮。作為當前的主要技術(shù)方向之一，采用金屬柵極與高介電常數(shù)絕緣層相結(jié)合的柵結(jié)構(gòu)(以下簡稱“HKMG”)形式，能夠有效解決柵介質(zhì)薄弱導致的漏電或多晶硅柵耗盡效應等一系列問題，并可提供較佳的效能表現(xiàn)。由于HKMG工藝中PMOS和NOMS的各膜層種類與厚度有著較大差異，會對芯片性能產(chǎn)生不同影響；因此，探索一種能夠準確表征各膜層厚度的方法，對HKMG的工藝監(jiān)測及性能改進具有重要意義。
[0003]目前，現(xiàn)有測量HKMG各膜層厚度的方法，是采用高分辨率透射電鏡(HRTEM)和能譜儀掃描(EDS mapping)獲取對應圖像，來表征各膜層的元素分布及進行厚度測量。然而，上述方法存在以下不足：
[0004](1)高分辨率透射電鏡生成的圖像灰階模糊，邊界不清晰，因而難以準確測量膜層厚度。
[0005](2)HKMG膜層中通常含有TiN層，而晶態(tài)的TiN由于存在衍射襯度，造成得到的圖像并不是樣品的真實圖像，從而難以準確表征膜層厚度。
[0006](3)因TiN本身具有疊加效應和熒光效應，造成能譜儀生成的圖像難以準確表征膜層的均勻性和連續(xù)度，從而影響了厚度測量的精度。
[0007]上述問題影響了HKMG膜層厚度測量時的準確性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0008]本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種膜層厚度表征方法，其特征在于，包括：提供一具有多個膜層疊層的測試樣品；獲取各所述膜層的電子能量損失譜，依據(jù)所述電子能量損失譜中各所述膜層的強度信號，得到能量損失區(qū)間；在透射電子顯微鏡的能量過濾模式下，選取所述能量損失區(qū)間中的能量損失值作為參數(shù)進行輸入，得到各所述膜層的表征圖像，確定目標膜層的厚度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜層厚度表征方法，其特征在于，所述獲取各所述膜層的電子能量損失譜，依據(jù)所述電子能量損失譜中各所述膜層的強度信號，得到能量損失區(qū)間，具體包括：獲取各所述膜層的電子能量損失譜，在各所述電子能量損失譜上選取其中一個所述膜層的強度信號同時大于兩個其他所述膜層的強度信號時對應的能量損失值，從中選出符合標準的能量損失區(qū)間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜層厚度表征方法，其特征在于，所述測試樣品包括自上而下依次相鄰且材質(zhì)各不相同的第一上層膜層、目標膜層和第一下層膜層；所述獲取各所述膜層的電子能量損失譜，在各所述電子能量損失譜上選取其中一個所述膜層的強度信號同時大于兩個其他所述膜層的強度信號時對應的能量損失值，從中選出符合標準的能量損失區(qū)間，具體包括：獲取所述目標膜層的第一電子能量損失譜、所述第一上層膜層的第二電子能量損失譜和所述第一下層膜層的第三電子能量損失譜；根據(jù)各所述電子能量損失譜確定第一能量損失區(qū)間和第二能量損失區(qū)間，其中所述第一能量損失區(qū)間中，每一個所述能量損失值上對應的所述第一電子能量損失譜上的第一強度信號均大于所述第二電子能量損失譜上對應的第二強度信號，且所述第二能量損失區(qū)間中，每一個所述能量損失值上對應的所述第一電子能量損失譜上的所述第一強度信號均大于所述第三電子能量損失譜上對應的第三強度信號；選取所述第一能量損失區(qū)間與所述第二能量損失區(qū)間之間的交集區(qū)間作為所述能量損失區(qū)間。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜層厚度表征方法，其特征在于，所述測試樣品包括自上而下依次相鄰且材質(zhì)各不相同的第一上層膜層、目標膜層和第一下層膜層；所述獲取各所述膜層的電子能量損失譜，在各所述電子能量損失譜上選取其中一個所述膜層的強度信號同時大于兩個其他所述膜層的強度信號時對應的能量損失值，從中選出符合標準的能量損失區(qū)間，具體包括：獲取所述目標膜層的第一電子能量損失譜、所述第一上層膜層的第二電子能量損失譜和所述第一下層膜層的第三電子能量損失譜；根據(jù)各所述電子能量損失譜確定第一能量損失區(qū)間和第二能量損失區(qū)間，其中所述第一能量損失區(qū)間中，每一個所述能量損失值上對應的所述第一電子能量損失譜上的第一強度信號均大于所述第二電子能量損失譜上對應的第二強度信號，且所述第二能量損失區(qū)間中，每一個所述能量損失值上對應的所述第一電子能量損失譜上的所述第一強度信號均大于所述第三電子能量損失譜上對應的第三強度信號；在所述第一能量損失區(qū)間中，計算每一個所述能量損失值上對應的所述第二強度信號
與所述第一強度信號之間的第一強度信號比值，在所述第二能量損失區(qū)間中，計算每一個所述能量損失值上對應的所述第三強度信號與所述第一強度信號之間的第二強度信號比值；將所述第一強度信號比值均小于第一閾值且連續(xù)的子區(qū)間，確定為第三能量損失區(qū)間，并將所述第二強度信號比值均小于所述第一閾值且連續(xù)的子區(qū)間，確定為第四能量損失區(qū)間；選取所述第三能量損失區(qū)間與所述第四能量損失區(qū)間之間的交集區(qū)間作為所述能量損失區(qū)間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜層厚度表征方法，其特征在于，所述第一閾值范圍為60％～80％。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜層厚度表征方法，其特征在于，所述第三能量損失區(qū)間和所述第四能量損失區(qū)間的范圍為5～10eV。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜層厚度表征方法...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂淼，葉紅波，吳大海，朱子軒，茍元華，
申請(專利權(quán))人：上海集成電路研發(fā)中心有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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