[发明专利]用于FinFET工艺中检测边缘鳍形变的测试结构及方法

说明书

本发明提供应用于FinFET工艺中探测晶体管边缘鳍形变的测试结构，并基于该测试结构提供一种测试方法，用于检测FinFET工艺特点所导致边缘鳍的弯曲问题；用于FinFET工艺中探测边缘鳍形变的测试结构，所述测试结构包括若干个鳍和若干个不互联的连接层，所述连接层连接于每个待测鳍的两端，所述鳍的个数取值范围在3－1000根之间，鳍的宽度在1－50nm之间，鳍长度在0.1－1000um之间，相邻鳍之间的距离在1－100nm之间。

技术领域

本发明属于半导体制造领域，涉及一种测试结构，特别是一种FinFET工艺中用于晶体管边缘鳍形变的测试结构。

背景技术

随着大规模集成电路工艺技术的不断发展，电路的集成度不断提高，当工艺技术节点小于28nm之后，出现了传统平面MOS器件因性能急剧退化而被三维鳍式场效应晶体管(FinFET)逐渐替代的趋势。图1为平面晶体管的结构示意图，图2为三维鳍式场效应管的结构示意图，与平面晶体管相比，FinFET器件关键尺寸由栅极高度和宽度两个因素同时决定，栅极材料分布于晶体管的两侧和顶部。标准FinFET可以利用通过蚀刻掉衬底中的部分硅层形成从衬底延伸的垂直薄鳍(鳍结构)来制造，相比于传统平面晶体管的栅下衬底表面沟道，FinFET的沟道则是垂直型的，位于沟道两侧的栅极能够从两侧对沟道进行栅极控制。

FinFET器件是22nm以下工艺最好的选择，但由于本身是在纳米级别上制造,所以面临着诸多挑战。基于FinFET器件特点，FinFET技术中其沟道源漏形成了三维结构，为保证该结构，在刻蚀时需按照宽度和深度以一定的比例进行，并且为了使掺杂均匀分布到三维表面，就需要使所有的鳍(Fin)结构按照一定间距比例生长排列，所有的Fin结构必须放在Fin指定行上，因此栅控制的沟道只能通过等距离的放入更多数据的Fin结构栅来调节，而这种工艺特点，导致中间区域制造出来的Fin形状、性能更好，而边缘区域制造出来的Fin常会出现晶体形变、弯曲、塌陷等问题，如图3。FinFET制造工艺中，STI OX(浅沟槽隔离氧化硅)填充好之后，需要1000度以上的高温处理，处理过程中STI OX会收缩，产生拉应力。最外边的一根Fin，左右OX(氧化硅)体积不一致，产生的拉应力也不一致，极易导致边缘Fin发生弯曲，进而影响后续EPI(外延片)的生长，尤其是EPI的大小和内在应力，而EPI能大大提高器件设计的灵活性和器件的性能。因此，在集成电路制造的过程中需要一种测试结构来检测、表征和监控这种工艺问题。

发明内容

鉴于以上所述现有工艺技术的缺点，本发明的目的在于提供应用于FinFET工艺中探测晶体管边缘鳍形变的测试结构，并基于该测试结构提供一种测试方法，用于检测FinFET工艺特点所导致边缘鳍的弯曲问题。

用于FinFET工艺中探测边缘鳍形变的测试结构，所述测试结构包括若干个鳍和若干个不互联的连接层，所述连接层连接于每个待测鳍的两端，所述鳍的个数取值范围在3－1000根之间，鳍的宽度在1－50nm之间，鳍长度在0.1－1000um之间，相邻鳍之间的距离在1－100nm之间。

作为优选，所述测试结构基于FinFET晶体管设置，包括衬底、栅极、源极、漏极、若干鳍和若干不互联的连接层，所述若干不互联的连接层设于待测鳍上。

作为优选，以两个所述连接层为一组，每组连接层覆盖相同的一个鳍，且组中的两个连接层的位置相对于栅极对称。