Sonos存儲器工藝中在線監控ono膜質量的方法
2023-10-08 07:24:19 4
專利名稱：Sonos存儲器工藝中在線監控ono膜質量的方法
技術領域：
本發明涉及一種監控ONO膜質量的方法，特別涉及一種在線監控ONO膜質量的方法。
背景技術：
SONOS結構，即矽、氧化矽、氮化矽、氧化矽和多晶矽(自下而上)五種材料疊加而成的複合柵結構。SONOS結構對標準CMOS技術具有極高的兼容性，並具備了高耐用性、低功率和耐輻射性等眾多優點。此外，與其它嵌入式非易失性存儲器技術相比，SONOS結構提供了更加穩定、更容易製造以及性價比更高的解決方案。這種技術還以其結構緊湊，可向下延伸而被業界廣為採用。在SONOS存儲器工藝中，ONO膜的製備是核心的工藝。ONO膜層的質量直接決定 SONOS存儲器的性能及可靠性。目前，鑑定ONO膜的好壞還是通過產品及電路層級的評價來評估，即在整個晶片形成之後進行測試評估。通過電路級測試雖然比較全面，但需要在所有的工藝完成之後進行，不能實時判斷出ONO膜的好壞，這樣就帶來了生產線的極大風險。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種SONOS存儲器工藝中在線監控ONO膜質量的方法，其能進行實時監控。為解決上述技術問題，本發明的SONOS存儲器工藝中在線監控ONO膜質量的方法， 包括1)將SONOS存儲器結構中的體區、源端和漏端接地；2)在所述SONOS存儲器結構中的柵端加上小於ΙμΑ的正向電流，持續20-30秒；3)接著在柵端加小於InA的反向電流，同時掃描柵端電壓，並繪製出電壓-時間曲線.
一入 ，4)進行積分求得所繪製出的電壓-時間曲線同坐標橫軸所圍的面積；5)將步驟4)所得數值跟標準進行比對判斷出ONO膜的質量好壞。本發明的方法中，創造性地應用電流源方法實現電荷的俘獲和釋放的方法來模擬 ONO膜存儲和釋放電荷的能力，以此來判別ONO的優劣，從而達到ONO膜的監控。這種方法可以在SONOS存儲器的核心器件形成之後，後道的互連金屬工藝進行之間進行測試，因此能夠實時監控，不需太長時間，而且可以及時反饋到生產線上，避免ONO膜的延時判別對生產線的影響。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1為本發明的方法流程示意圖；圖2為SONOS存儲器的具體結構示意圖3為根據本發明的方法繪製的V_t曲線示意圖；圖4為採用本發明的方法測試兩枚矽片後的結果示意圖； 圖5為採用電路級測試兩枚矽片後得到的測試結果示意圖。
具體實施例方式本發明的在線監控ONO膜質量的方法，為創造性的提出利用電荷俘獲與釋放的方法來在線檢測ONO膜的質量。該方法利用通過穩定電流正向注入和反向抽取的方式，模擬 SONOS結構存儲器的寫入和擦除。在電流反向抽取過程中對反向電壓進行採樣掃描，並進行積分計算掃描出的V-t (電壓-時間)曲線和坐標橫軸所圍的面積。所求得面積的物理意義即為薄膜中的缺陷捕獲電子的能力。因此，利用積分得出的面積值來評價ONO膜的質量。本發明的方法，以形成SONOS核心器件後(即已經形成SONOS存儲器的柵極，源區，漏區和體區)的結構為測試結構，具體為1)先將SONOS存儲器(見圖2)中的體區(Bulk)，源端(Source)和漏端(Drain) 接地；2)之後在柵端(Gate)加正向小電流(小於1 μ A)，將電荷注入到SONOS結構中， 持續時間在20-30秒。3)接著在fete端立刻加反向電流，此電流更小(小於InA納安培)，同時掃描柵端電壓v(即檢測柵端電壓)，並繪製v-t(電壓-時間)曲線，即電壓隨時間變化的曲線。 圖3為一具體的v-t曲線的示意圖。4)積分計算所繪製出的V-t曲線同坐標橫軸所圍的面積。V-t曲線面積積分原理如下如圖3所示，在橫軸上，每兩個刻度間距為ls，它們所對應的Vg值分別為Vt， vt+1。利用積分的原理，整個v-t曲線和坐標軸橫軸所圍成的面積為面積=Σ(Vt+Vt+l)/2 =Σ Vt (1)5)利用V-t曲線和坐標軸橫軸所圍成的面積這一參數做為評價ONO膜質量的標準。將上述計算出的面積值和標準數值進行比對判定該單個SONOS器件中ONO膜的質量。 更換測量位置(即選擇同一矽片中的不同的SONOS單體進行上述測量和計算，收集足夠測量樣本。對需要驗證的其他矽片，也取同樣位置並採用相同的方法進行測試，計算面積。收集足夠多的好壞ONO膜的數據，並作出與電路級測試所得結果的關係圖表，不同質量的ONO膜表徵出不同數值的面積，通過大量的數據收集來得出評判ONO膜質量好壞的標準。從而得到一個明確的評價標準，以後可以以此標準來判定ONO膜質量的優劣。本發明的方法，可在SONOS存儲器中的器件(包括柵極、源區、體區和漏區已經製備完成)完成之後，後道互連金屬工藝之前即進行。本發明的ONO膜質量在線檢測的方法， 有如下兩個優點1、能夠在線測試ONO膜的質量，比普通的電路級測試更及時，更快，更經濟，比較適用於大規模集成電路生產線；2、測試結果準確，能夠有效區分ONO膜的質量，區分能力接近電路級測試。圖3為兩枚矽片通過本發明的方法得到的面積值測試曲線，而圖4為它們的電路級測試曲線。
在圖3所示，曲線good和bad分別表示採用本發明的方法進行測試和計算之後， 經過積分的方法得到的面積值。曲線good是測試結果較好的曲線，而曲線bad是測試結果較差的曲線。Location(測試位置)為矽片上的12個不同的測試點。而圖4所示，Iifetimeg(Iog)曲線和lifetimeb (log)曲線為電路級測試得到的數據保存時間(Lifetime)數值取對數後的曲線。Iifetimeg(Iog)為電路級測試結果較好的矽片，Iifetimeb(Iog)為電路級測試結果較差的矽片。location為矽片上的12個不同的IP測試點。通過以上兩個圖的比較，可以看到本發明的方法測試得到的曲線可以很好的區分出0N0膜質量好的矽片和質量差的矽片。
權利要求
1.一種SONOS存儲器工藝中在線監控ONO膜質量的方法，其特徵在於1)將SONOS存儲器結構中的體區、源端和漏端接地；2)在所述SONOS存儲器結構中的柵端加上小於ΙμΑ的正向電流，持續20-30秒時間；3)接著在柵端加小於InA的反向電流，同時掃描柵端電壓，並繪製出電壓-時間曲線；4)進行積分求得所繪製出的電壓-時間曲線同坐標橫軸所圍的面積；5)將步驟4)所得數值跟標準數值進行比對判斷出ONO膜的質量好壞。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述方法在SONOS存儲器工藝中器件形成之後，互連金屬澱積之前進行。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述步驟5)中的標準為通過收集多個測量數值，並根據與電路級測試所得結果比較，得到評價標準。
全文摘要
本發明公開了一種SONOS存儲器工藝中在線監控ONO膜質量的方法，其包括1)將SONOS存儲器結構中的體區、源端和漏端接地；2)在SONOS存儲器結構中的柵端加上小於1μA的正向電流，持續20-30秒的時間；3)接著在柵端加小於1nA的反向電流，同時掃描柵端電壓，並繪製出電壓-時間曲線；4)進行積分求得所繪製出的電壓-時間曲線同坐標橫軸所圍的面積；5)將步驟4)所得數值跟標準數值進行比對判斷出ONO膜的質量好壞。該方法在器件形成之後即可進行測試，可以實時監控，及時反饋到生產線上，延時判別對生產線的影響。
文檔編號G11C29/56GK102543214SQ20101059505
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者王超, 邱慈雲, 陳華倫 申請人:上海華虹Nec電子有限公司