DE112004001250B4 - Verfahren zur Steuerung der Eigenschaften und Merkmale einer Gateisolationsschicht auf der Grundlage elektrischer Testdaten, und System zum Ausführen der Verfahren - Google Patents

Verfahren zur Steuerung der Eigenschaften und Merkmale einer Gateisolationsschicht auf der Grundlage elektrischer Testdaten, und System zum Ausführen der Verfahren Download PDF

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Abstract

Verfahren mit:
Ausführen mindestens eines elektrischen Tests an mindestens einem Speicherbauelement, um Testdaten zu gewinnen, die eine Dauer eines Programmierzyklus und/oder eines Löschzyklus, der an dem Speicherbauelement ausgeführt wird, umfassen; und
Steuern mindestens eines Parameters mindestens einer Prozessoperation, die zur Herstellung mindestens einer Gateisolationsschicht in einem nachfolgend hergestellten Speicherbauelement auszuführen ist, auf der Grundlage der elektrischen Testdaten, die einer Steuerung zur Verfügung gestellt werden, durch:
Bestimmen des mindestens einen Parameters der mindestens einen Prozessoperation, die zur Herstellung der mindestens einen Gateisolationsschicht in dem nachfolgend hergestellten Speicherbauelement auszuführen ist, zumindest auf der Grundlage der bestimmten Dauer des Programmierzyklus und/oder des Löschzyklus; und
Ausführen der mindestens einen Prozessoperation, die den bestimmten mindestens einen Parameter enthält, um die mindestens eine Gateisolationsschicht in dem nachfolgend hergestellten Speicherbauelement zu bilden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung betrifft die Halbleiterfertigungstechnologie und betrifft dabei diverse Verfahren zum Steuern von Eigenschaften und Merkmalen einer Gateisolationsschicht auf der Grundlage elektrischer Testdaten und betrifft ein System zum Ausführen der Verfahren.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Es gibt ein ständiges Bestreben in der Halbleiterindustrie, die Arbeitsgeschwindigkeit integrierter Schaltungsbauelemente, beispielsweise von Mikroprozessoren, Speicherbauelementen, und dergleichen, zu erhöhen. Dieses Bestreben wird durch die Nachfrage von Verbrauchern für Computer und elektronische Geräte bestärkt, die bei ständig größeren Geschwindigkeiten betrieben werden. Diese Nachfrage für eine erhöhte Geschwindigkeit führte zu einer ständigen Reduzierung der Größe von Halbleiterbauelementen, beispielsweise von Transistoren. D. h., die Größen vieler Komponenten eines typischen Feldeffekttransistors (FET), beispielsweise die Gatelänge, die Tiefe der PN-Übergänge, die Gateisolationsdicke, und dergleichen werden verringert. Wenn beispielsweise alle anderen Bedingungen gleich bleiben, führt eine kleinere Kanallänge des Transistors oder eine dünne Gateisolationsschicht zu einer höheren Transistorarbeitsgeschwindigkeit. Daher gibt es ein ständiges Bestreben, die Größe oder die Maße der Komponenten eines typischen Transistors zu verringern, um damit die Gesamtgeschwindigkeit des Transistors sowie integrierter Schaltungsbauelemente, die derartige Transistoren enthalten, zu erhöhen.
  • Speicherbauelemente, etwa löschbare programmierbare Nur-Lesespeicher (EPROM's), elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lesespeicher (EEPROM's) oder sektorenweise löschbare programmierbare Nur-Lesespeicher (FEPROM's) sind, wie der Name bereits sagt, löschbar. Derartige löschbare Speicherzellen werden in einer Vielzahl unterschiedlicher Geräte, beispielsweise digitale Mobiltelefone, Digitalkameras, LAN-Knoten, Karten für Notebook-Computer, etc. verwendet. Eine Speicherzelle funktioniert so, dass elektrische Ladung (die einen „Ein”-Zustand repräsentiert) in einem elektrisch isolierten schwebenden Gate gespeichert wird, das in einen Transistor integriert ist. Diese gespeicherte Ladung beeinflusst das Verhalten des Transistors, wodurch eine Art ermöglicht wird, das Speicherelement auszulesen. Die Schaltgeschwindigkeit einer derartigen Speicherzelle zum Übergehen von einem „Ein”-Zustand in einen „Aus”-Zustand ist teilweise durch die Geschwindigkeit der Ladungsabgabe von dem schwebenden Gate (d. h. die Löschgeschwindigkeit) begrenzt. Da höhere Löschgeschwindigkeiten höhere Schaltgeschwindigkeiten ergeben, werden Anstrengungen unternommen, um die Löschgeschwindigkeiten derartiger Speichereinrichtungen zu erhöhen, sowie die Gleichförmigkeit des Löschens zwischen den Speicherzellen zu verbessern.
  • Eine Flash-Speicherzelle besteht typischerweise aus einem Source-Gebiet, einem Drain-Gebiet, einer Tunneloxidschicht, einem schwebenden Gate, einer Isolierschicht aus Oxid, einer Schicht aus Siliziumnitrid, einer weiteren Schicht aus Oxid und einem Steuergate, das über dem schwebenden Gate in einer gestapelten Gatestruktur angeordnet ist. Das schwebende Gate, das typischerweise aus polykristallinem Silizium (d. h. „Polysilizium”) aufgebaut ist, ist elektrisch von dem darunter liegenden Halbleitersubstrat mittels einer dünnen Gateisolationsschicht getrennt, die typischerweise aus Siliziumoxid hergestellt ist. Da Ladung über die Gateisolationsschicht mittels des quantenmechanischen Tunneleffekts übertragen wird, wird diese Gateisolationsschicht häufig auch als eine „Tunneloxid”-Schicht bezeichnet. Derartige Tunneloxidschichten sind typischerweise ungefähr 100 Angstrom dick. Die Eigenschaften der Tunneloxidschicht müssen gut gesteuert werden, um die Fähigkeit sicherzustellen, durch den Tunneleffekt die Zelle zu lesen und zu beschreiben, während ein Datenverlust durch Ladungsträgereinfang oder Ladungsträgerleckage vermieden wird. Das Steuergate ist über dem schwebenden Gate angeordnet und ist elektrisch von dem schwebenden Gate durch eine Speicherdielektrikumsschicht, etwa einen Oxid-Nitrid-Oxid-(ONO)Stapel, elektrisch getrennt.
  • Das Speichern von Ladung in dem schwebenden Gate programmiert eine Speicherzelle. Dies wird über das Einführen heißer Elektronen erreicht, indem eine hohe positive Spannung (ungefähr 12 Volt) an das Steuergate und eine hohe Drain-Source-Vorspannung (ungefähr 45 Volt) angelegt wird. Es wird ein Inversionsgebiet zwischen dem Source und dem Drain durch die Steuergatespannung gebildet, und Elektronen werden von dem Source zu dem Drain mittels der Drainvorspannung beschleunigt. Ein gewisser Anteil dieser Elektro nen erreicht ausreichend hohe Energien, um die Tunneloxidbarrierenhöhe zu durchdringen und um das schwebende Gate zu erreichen. Das schwebende Gate wird daher durch Sammeln und Speichern dieser Elektronen programmiert, um damit einen „Ein”-Zustand zu repräsentieren.
  • Die in dem schwebenden Gate eingefangene negative Ladung macht den Kanal positiver und somit weniger leitfähig. Als Folge davon ist die Schwellwert- bzw. Einsetzspannung für eine geladene Zelle größer als für eine ungeladene Zelle. Folglich wird für eine vorgegebene, an das Steuergate angelegte Spannung die nicht flüchtige Speicherzelle leiten, wenn das schwebende Gate keine Ladung gespeichert hat, und wird nicht leiten, wenn das schwebende Gate Ladung gespeichert hat. Daher wird ein logisch tiefer Pegel oder hoher Pegel von der nicht flüchtigen Speicherzelle bereitgestellt auf der Grundlage, ob die Zelle bei einer vorgegebenen Schwellwertspannung leitet oder nicht.
  • Um von dem schwebenden Gate Ladung abzuziehen, wird die nicht flüchtige Speicherzelle mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Das ultraviolette Licht verleiht den gespeicherten Elektronen auf dem schwebenden Gate ausreichend hohe Zusatzenergie, um die Barriere der Tunneloxidschicht zu durchlaufen. Jedoch ist dies ein relativ zeitaufwendiger Vorgang. Um die zum Vollenden dieses Prozesses erforderliche Zeit zu verringern, kann die Temperatur nicht flüchtiger Speicherarrays während des Löschens erhöht werden, um die durch das ultraviolette erhaltene Energie weiter zu erhöhen. Die Anwendung erhöhter Temperaturen führt jedoch zu einem erhöhten Auftreten von Brüchen der relativ dünnen Scheiben, auf denen die nicht flüchtigen Speicherarrays hergestellt sind.
  • Flash-Speicherbauelement sind eine Art eines EEPROM's (elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lesespeicher). Der Begriff „Flash bzw. Blitz” bezeichnet die Fähigkeit des Speichers, in Blöcken gelöscht zu werden. Wie in anderen nicht flüchtigen Speicherbauelementen speichern Flash-Speicherbauelemente typischerweise elektrische Ladungen, die Daten repräsentieren, in Transistoren mit einem schwebenden Gate oder einem Ladungsträgereinfangdielektrikum. Die gespeicherten Ladungen beeinflussen die Schwellwertspannung der Transistoren. Beispielsweise führt in einem N-Kanaltransistor mit schwebenden Gate eine Ansammlung von Elektronen in der schwebenden Gateelektrode zu einer Erhöhung der Schwellwertspannung des Transistors. Das Vorhandensein oder das Fehlen der gespeicherten Ladung kann bestimmt werden, indem ein Strom zwischen einem Sour ce-Gebiet und einem Drain-Gebiet des Transistors fließt, wenn geeignete Spannungen an das Steuergate, das Source und das Drain angelegt werden.
  • Aus dem vorhergehenden sollte verständlich sein, dass das Herstellen einer Gateisolationsschicht und das Steuern ihrer Eigenschaften ein sehr wichtiger Aspekt der Halbleiterherstellung ist, etwa der Herstellung von Transistoren und Speicherbauelementen. Es besteht daher ein Bedarf für Verfahren und Systeme, die Herstellern bei der Herstellung von Gateisolationsschichten mit den gewünschten Qualitäten und Eigenschaften helfen.
  • US 6 133 746 A offenbart ein Verfahren zum Ermitteln der erforderlichen Dicke von Gateoxiden von FETs mittels Durchbruchspannungstests. US 6384 448 B1 beschreibt den Einfluss der Gateoxiddicke auf die Eigenschaften von Speichern.
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich an ein Verfahren das einige oder alle der zuvor genannten Probleme lösen oder zumindest reduzieren kann.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung kann mit Bezugnahme auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen gleiche Bezugszeichen, gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Teils einer anschaulichen konventionellen Speicherzelle ist;
  • 2 eine Querschnittsansicht eines Teils eines konventionellen Transistors ist; und
  • 3 eine schematische Ansicht einer anschaulichen Ausführungsform eines Systems ist, das verwendet werden kann, um eine oder mehrere der diversen erfindungsgemäßen Verfahren, wie sie hierin beschrieben sind, zu praktizieren.
  • ART BZW. ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden sind anschauliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben. Obwohl die diversen Strukturen und dotierten Gebiete des Halbleiterbauelements in den Zeichnungen als sehr präzise, scharfe Konfigurationen und Profile dargestellt sind, weiß der Fachmann, dass in Wirklichkeit diese Gebiete und Strukturen nicht so präzise sind, wie sie in den Zeichnungen angegeben sind. Des weiteren sind die relativen Größen der diversen Merkmale und Implantationsgebiete, die in den Zeichnungen gezeigt sind, übertrieben oder verkleinert im Vergleich zur Größe jener Merkmale oder Gebiete auf hergestellten Bauelementen gezeigt. Dennoch sind die beigefügten Zeichnungen eingeschlossen, um anschauliche Beispiele der vorliegenden Erfindung zu beschreiben und zu erläutern.
  • Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung auf diverse Verfahren zum Steuern von Eigenschaften und Merkmalen einer Gateisolationsschicht auf der Grundlage von elektrischen Testdaten und auf ein System zum Ausführen dieser Verfahren ab. Wie der Fachmann beim vollständigen Studium der vorliegenden Anmeldung leicht erkennt, kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mit der Herstellung von Gateisolationsschichten in einer Vielzahl unterschiedlicher Arten von Halbleiterbauelementen, etwa Speicherbauelementen und Transistoren, angewendet werden. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt betrachtet werden, sofern derartige Einschränkungen nicht deutlich in den angefügten Patentansprüchen ausgedrückt sind. Nur zum Zwecke des Erläuterns wird die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit der Herstellung einer Gateisolationsschicht für eine Speicherzelle dargelegt.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer anschaulichen Speicherzelle 10, die in Verbindung mit einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Wie darin gezeigt ist, ist die Speicherzelle 10 über einem halbleitenden Substrat 12 zwischen flachen Grabenisolationsgebieten 14, die in dem Substrat 12 ausge bildet sind, hergestellt. Die Speicherzelle 10 weist im Allgemeinen einen Schichtstapel 11 auf, der aus mehreren Materialschichten aufgebaut ist. In einer speziellen anschaulichen Ausführungsform weist der Schichtstapel 11 eine Gateisolationsschicht 16, die manchmal aus „Tunneloxidschicht” bezeichnet wird, ein schwebendes Gate 18, eine Zwischenisolierschicht 20 (typischerweise aus einer Schicht aus Oxid 20a, eine Schicht aus Nitrid 20b und einer Schicht aus Oxid 20c aufgebaut) (ein sogenannter ONO-Stapel), und ein Steuergate 22 auf. Die Zwischenisolierschicht 20 wird manchmal auch als eine „Interpoly”-Isolierschicht bezeichnet. Die Speicherzelle 10 umfasst ferner Seitenwandabstandshalter 24, ein Sourcegebiet 26a, ein Draingebiet 26b und eine Deckisolierschicht 30, die beispielsweise aus Siliziumnitrid aufgebaut ist. Obwohl dies in 1 nicht gezeigt ist, können eine oder mehrere dielektrische Schichten (nicht gezeigt) über der Deckisolierschicht 30 ausgebildet sein. Danach können mehrere leitende Kontakte (nicht gezeigt) in der dielektrischen Schicht bzw. Schichten gebildet werden, die eine elektrische Verbindung zu diversen Komponenten der Speicherzelle 10 herstellen. Weitere Strukturen können ebenso vorgesehen sein, um die Herstellung der Speicherzelle 10 abzuschließen. Jedoch sind derartige Strukturen in den Zeichnungen nicht dargestellt oder hierin erläutert, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verdunkeln.
  • Ein typisches Speicherbauelement, beispielsweise ein Flash-Speicherprodukt, kann Millionen der Speicherzellen 10 beinhalten, die in Reihen und Spalten angeordnet sind. Lese/Schreib-Operationen können einzelnen Speicherzellen 10 oder an einer Ansammlung aus Speicherzellen ausgeführt werden, indem auf die Zellen auf der Grundlage der Reihen- und Spaltenposition der Zellen 10 zugegriffen wird. Derartige Zugriffstechniken sind dem Fachmann gut bekannt und diese werden daher nicht weiter detailliert hierin beschrieben.
  • Die anschauliche Speicherzelle 10, die in 1 gezeigt ist, kann mittels einer Vielzahl bekannter Techniken hergestellt werden, und die diversen Komponenten können durch eine Reihe bekannter Verfahren gebildet werden. Beispielsweise kann die Gateisolationsschicht 16 aus einer thermisch gewachsenen Schicht aus Siliziumdioxid aufgebaut sein. Das schwebende Gate 18 und das Steuergate 22 können aus Polysilizium dotierter oder undotierter Form aufgebaut sein. Die Seitenwandabstandshalter 24 können aus einer Vielzahl aus Materialien, beispielsweise Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, etc. aufgebaut sein. Es sollte klar sein, dass weitere Schichten aus Material auf einer typischen Speicherzelle gebildet werden können, obwohl derartige Schichten in 1 nicht gezeigt sind. Beispielsweise kann eine unten liegende antireflektierende Beschichtung (nicht gezeigt) oder eine weitere Materialschicht (nicht gezeigt) über der oberen Fläche 23 des Steuergates 22 ausgebildet sein.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht eines anschaulichen konventionellen Transistors 32. Wie darin gezeigt ist, umfasst der Transistor 32 die Gateisolationsschicht 16, eine Gateelektrode 33, Seitenwandabstandshalter 24 und Source/Drain-Gebiete 34. Der Transistor ist in dem Substrat 12 zwischen Isolationsgebieten 14 gebildet.
  • Die vorliegende Erfindung kann in Verbindung mit der Herstellung von Gateisolationsschichten 16 für eine Vielzahl unterschiedlicher Arten an Halbleiterbauelementen, etwa Speicherbauelementen, Transistoren, Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, etc. eingesetzt werden. Die physikalischen Eigenschaften der Gateisolationsschicht 16, etwa die Dicke, können von der speziellen Anwendung abhängen. Des weiteren kann die Gateisolationsschicht 16 aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien in Abhängigkeit der Anwendung aufgebaut sein, beispielsweise Siliziumdioxid und Siliziumnitrid. Die Gateisolationsschicht 16 kann durch eine Vielzahl von Prozessen hergestellt werden, etwa einen thermischen Aufwachsprozess, einen Abscheideprozess, etc. Selbstverständlich können die elektrischen und physikalischen Eigenschaften der Gateisolationsschichten 16 von der Art des Produkts, das hergestellt wird und dessen beabsichtigte Anwendung, variieren. Daher sollten die anschaulichen Ausführungsformen der Gateisolationsschicht 16, wie sie hierin beschrieben und erläutert ist, sowie die Art, in der derartige Schichten hergestellt werden, nicht als eine Einschränkung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, sofern derartige Einschränkungen nicht deutlich in den angefügten Patentansprüchen zum Ausdruck kommen.
  • In einem Aspekt richtet sich die vorliegende Erfindung an das Steuern einer oder mehrerer Eigenschaften der isolierenden Schicht 16 auf der Grundlage diverser elektrischer Testdaten. 3 ist eine schematische Darstellung eines anschaulichen Systems 40, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Wie darin gezeigt ist, kann die elektrische Testanlage 42 verwendet werden, um elektrische Testdaten 46 für ein oder mehrere Halbleiterbauelemente 44, etwa Speicherbauelemente oder Transistoren, zu gewinnen und diese elektrischen Testdaten werden verwendet, um eine oder mehrere Eigenschaften oder Parameter der Gateisolationsschichten 16, die auf nachfol genden Bauelementen zu bilden sind, zu steuern. Lediglich als Beispiel sei angefügt, dass das Halbleiterbauelement 44 in 3 so dargestellt ist, dass es eine Vielzahl von Gatestapeln 11 aufweist, die darüber ausgebildet sind. Beispielsweise können, wie in 3 gezeigt ist, die elektrischen Testdaten 46 einer Steuerung 48 zur Verfügung gestellt werden. Die Steuerung 48 kann wiederum einen oder mehrere Parameter der Prozessanlagen 50, die zur Herstellung der Gateisolationsschichten 16 auf nachfolgenden Bauelementen, beispielsweise Transistoren, Speicherzellen, etc. eingesetzt werden, bestimmen, steuern oder einstellen. In der in 3 dargestellten anschaulichen Ausführungsform sind die Prozessanlagen 50 anschaulich als ein Ofen 50a und eine Abscheideanlage 50b gezeigt. Die Arten der Prozessanlagen 50, die zu steuern sind, kann in Abhängigkeit der speziellen Anwendung variieren und abhängen von beispielsweise der gewünschten Eigenschaft und/oder den Materialien der Gateisolationsschicht 16. Die Prozessanlagen 15 können Einzelanlagen oder Anlagen mit mehreren Prozesskammern sein.
  • Die elektrische Testanlage 42 kann eine beliebige Art einer Anlage sein, die in der Lage ist, den hierin beschriebenen elektrischen Test auszuführen. Ferner muss die elektrische Testanlage 42 nicht notwendigerweise eine einzelne Anlage sein, da mehrere Komponenten der elektrischen Testanlage 42 eingesetzt werden können, um den elektrischen Test an dem Halbleiterbauelement 44 durchzuführen. Beispielsweise kann eine derartige elektrische Testanlage 42 beispielsweise Vierpunktsonden aufweisen.
  • Die elektrische Testanlage 42 kann verwendet werden, um die elektrischen Testdaten 46 hinsichtlich einer Vielzahl elektrischer Eigenschaften des Halbleiterbauelements 44 zu sammeln. Z. B. kann die elektrische Testanlage 42 eingesetzt werden, um Daten hinsichtlich der Durchbruchspannung (BV), der Schwellwertspannung (VT), der Ladungs-zu-Einriss-Eigenschaften (QDTR), der Zustandsladung (Qs), der Grenzflächenladung (QIT), der eingefangenen Ladung (QAT), der Oberflächenladung (QSS), der Programmierzuykluszeit und/oder der Löschzykluszeit zu sammeln. In einigen Fällen können mehrere der diversen elektrischen Eigenschaften, die zuvor genannt sind, in eine oder mehrere Maßzahlen kombiniert werden, beispielsweise eine Zuverlässigkeitsmaßzahl auf Scheibenebene, die repräsentativ ist für die elektrischen Testdaten 46 für eine einzelne Scheibe oder mehrere Scheiben. Ferner kann eine derartige Ansammlung elektrischer Testdaten 46 gemittelt oder anderweitig statistisch manipuliert werden, bevor eine Steuerungsaktivität auf der Grundlage der elektrischen Testdaten 46 ausgeübt wird. Das elektrische Testen kann ausgeführt wer den, wenn die Scheiben prozessiert werden, d. h. durch linieninterne Messungen, oder kann am Ende der Fertigungslinie nach Abschluss der Herstellung durchgeführt werden. Auf der Grundlage der elektrischen Testdaten 46 kann die Steuerung 48 einen oder mehrerer Parameter einer Prozessoperation, die in mindestens einer der Prozessanlagen 50 auszuführen ist, die zur Herstellung von Isolationsschichten 16 auf nachfolgend gebildeten Halbleiterbauelementen 44 verwendet wird, bestimmen, steuern oder einstellen. Beispielsweise können derartige Prozessoperationen, ohne einschränkend zu sein, Abscheideprozesse (beispielsweise PECVD, CVD, LPCVD) oder einen thermischen Wachstumsprozess mit einschließen. Die Parameter eines derartigen Prozesses, die bestimmt, gesteuert oder eingestellt werden, enthalten, ohne einschränkend zu sein, die Temperatur, den Druck, die Dauer, die Prozessgaszusammensetzung oder die Durchflussrate, die Prozessflüssigkeitszusammensetzung der die Durchflussrate, Leistungspegel, etc.
  • Es sei lediglich beispielhaft angefügt, dass die elektrischen Testdaten 46 anzeigen können, dass die Durchbruchspannung oder die Ladungs-zu-Einriss-Maßzahl unterhalb akzeptabler Werte liegt. In dieser Situation kann die Steuerung 48 so wirken, dass ein oder mehrere Parameter der Prozessoperationen, die zur Herstellung von Gateisolationsschichten 16 auf nachfolgenden Bauelementen auszuführen sind, gesteuert oder eingestellt werden. Beispielsweise kann in einer derartigen Situation die Steuerung 48 so wirken, dass die Dauer eines in dem Ofen 50a ausgeführten thermischen Wachstumsprozesses, der zur Herstellung von Gateisolationsschichten 16 nach nachfolgend gebildeten Bauelementen ausgeführt wird, vergrößert wird, um damit die Dicke der Gateisolationsschicht 16 im Vergleich zu vorhergehend hergestellten Gateisolationsschichten 16 zu vergrößern. Andere Prozessvariablen, die gesteuert werden können, enthalten, ohne einschränkend zu sein, die Temperatur, die Prozessgasdurchflussraten, Drücke, etc. Danach werden Prozessoperationen in den Prozessanlagen 50 ausgeführt, wobei die bestimmten oder eingestellten Parameter verwendet werden, um die Gateisolationsschichten 16 auf weiteren Halbleiterbauelementen zu bilden.
  • Als ein weiteres Beispiel sei angeführt, dass, wenn die elektrischen Testdaten anzeigen, dass die Dauer des Programmierzyklus für ein Speicherbauelement oder eine Zelle zu lang ist oder zulässige Spezifizierungen überschreitet, die Dicke der Gateisolationsschicht auf einem nachfolgend hergestellten Speicherbauelement verringert werden kann, um damit die Programmierzykluszeit in den nachfolgend hergestellten Bauelementen zu verringern.
  • Wenn in ähnlicher Weise die Dauer des Löschzyklus für eine Speicherzelle oder für ein Speicherbauelement als zu lang erkannt wird, kann sodann die Dicke der Gateisolationsschicht auf nachfolgend hergestellten Speicherbauelementen reduziert werden, um damit die Löschzykluszeit für die später hergestellten Speicherzellen zu reduzieren. Die vorliegende Erfindung kann auch in Situationen eingesetzt werden, in denen es wünschenswert ist, die Dicke der Gateisolationsschicht zu erhöhen, falls derartige Situationen auftreten. Auf der Grundlage der bestimmten Zeitdauern für den Programmierzyklus oder den Löschzyklus können diverse Einstellungen an den Prozessparametern durchgeführt werden, die bei der Herstellung der Gateisolationsschichten auf nachfolgend gebildeten Speicherzellen angewendet werden, um die gewünschten Einstellungen in der Dicke der Gateisolationsschicht zu erreichen.
  • Durch Ausführen einer oder mehrerer Prozesseinstellungen auf der Grundlage der elektrischen Testdaten 46 können die Halbleiterbauelemente, beispielsweise Speicherbauelemente, Transistoren, etc., so hergestellt werden, dass nach Beendigung des Herstellens diese tendenziell die gewünschten elektrischen Leistungseigenschaften aufweisen. Da ferner die Eigenschaften der Gateisolationsschicht 16 auf der Grundlage elektrischer Testdaten gesteuert werden, kann eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass fertiggestellte Bauelemente die Kriterien erfüllen, die für den Endabnehmer des Produkts wichtig sind, d. h. kürzere Löschzyklenzeiten, erreicht werden.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die Steuerung 48 ein Computer, der mit Software programmiert ist, um die hierin beschriebenen Funktionen einzurichten. Ferner können die für die Steuerung 48 beschriebenen Funktionen durch eine oder mehrere Steuerungen ausgeführt werden, die über eine Halbleiterfertigungsstätte verteilt sind. Beispielsweise kann die Steuerung 48 eine Steuerung sein, die auf Fabrikebene operiert, und die verwendet wird, um Prozessoperationen in der gesamten Halbleiterfertigungsstätte oder einem Teil davon zu steuern. Alternativ kann die Steuerung 48 ein Computer mit geringem Rang sein, der lediglich Teile oder Zellen der Fertigungsstätte steuert. Des weiteren kann die Steuerung 48 ein Einzelgerät sein oder es kann in einer oder mehreren der Prozessanlagen 50 installiert sein. Wie jedoch der Fachmann erkennt, kann auch eine Hardwaresteuerung (nicht gezeigt) verwendet werden, die gestaltet ist, die speziellen Funktionen zu verwirklichen.
  • Ein beispielhaftes Softwaresystem, das in der Lage ist, einige der Funktionen der Steuerung 48 in der beschriebenen Weise auszuführen, ist das Katalyst-System, das von KLA Tencor, Inc., angeboten wird. Das Katalyst-System verwendet Technologien, die mit der computerintegrierten Herstellungs-(CIM)Plattform von dem Institut für Halbleiteranlagen und Materialien (SEMI) kompatibel sind, und beruht auf der Plattform für fortschrittliche Prozesssteuerung (APC). CIM-Spezifikationen (SEMI E81-0699 – vorläufige Spezifizierung für CIM-Plattform-Vergleichsarchitektur) und APC (SEMI E93-0999 – vorläufige Spezifizie rung für CIM-Plattform und fortschrittliche Prozesssteuerungskomponenten) sind öffentlich von SEMI erhältlich.
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich im Allgemeinen an diverse Verfahren zum Steuern von Eigenschaften und Merkmalen einer Gateisolationsschicht auf der Grundlage elektrischer Testdaten, und betrifft ein System zum Ausführen dieser Verfahren. In einer anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren das Ausführen mindestens eines elektrischen Tests an mindestens einem Halbleiterbauelement, Bestimmen mindestens eines Parameters mindestens einer Prozessoperation, die zur Herstellung mindestens einer Gateisolationsschicht in einem nachfolgend hergestellten Halbleiterbauelement auszuführen ist, auf der Grundlage elektrischer Testdaten, die von dem elektrischen Test gewonnen werden, und Ausführen mindestens einer Prozessoperation, die den bestimmten Parameter enthält, um die Gateisolationsschicht herzustellen. In einigen Ausführungsformen ist das Halbleiterbauelement ein Speicherbauelement, etwa ein Flash-Speicherprodukt. In anderen Ausführungsformen ist das Halbleiterbauelement ein Transistor. Die Gateisolationsschicht kann durch eine Vielzahl von Prozessen, etwa einen thermischen Wachstumsprozess oder einen Abscheideprozess hergestellt werden.

Claims (7)

  1. Verfahren mit: Ausführen mindestens eines elektrischen Tests an mindestens einem Speicherbauelement, um Testdaten zu gewinnen, die eine Dauer eines Programmierzyklus und/oder eines Löschzyklus, der an dem Speicherbauelement ausgeführt wird, umfassen; und Steuern mindestens eines Parameters mindestens einer Prozessoperation, die zur Herstellung mindestens einer Gateisolationsschicht in einem nachfolgend hergestellten Speicherbauelement auszuführen ist, auf der Grundlage der elektrischen Testdaten, die einer Steuerung zur Verfügung gestellt werden, durch: Bestimmen des mindestens einen Parameters der mindestens einen Prozessoperation, die zur Herstellung der mindestens einen Gateisolationsschicht in dem nachfolgend hergestellten Speicherbauelement auszuführen ist, zumindest auf der Grundlage der bestimmten Dauer des Programmierzyklus und/oder des Löschzyklus; und Ausführen der mindestens einen Prozessoperation, die den bestimmten mindestens einen Parameter enthält, um die mindestens eine Gateisolationsschicht in dem nachfolgend hergestellten Speicherbauelement zu bilden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Ausführen des mindestens einen elektrischen Tests an dem mindestens einen Speicherbauelement umfasst: Ausführen des mindestens einen elektrischen Tests an dem mindestens einen Speicherbauelement, um ferner eine Durchbruchspannung und/oder eine Schwellwertspannung und/oder eine Zustandsladung und/oder eine Grenzflächenladung und/oder eine eingefangene Ladung und/oder eine Oberflächenladung zu bestimmen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Prozessoperation einen Abscheideprozess und/oder einen thermischen Wachstumsprozess umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Parameter eine Temperatur und/oder einen Druck und/oder eine Dauer und/oder eine Prozessgasdurchflussrate und/oder eine Prozessgaszusammensetzung und/oder eine Flüssigkeitsdurchflussrate und/oder eine Flüssigkeitszusammensetzung und/oder eine Leistungspegeleinsteilung umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gateisolationsschicht Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Speicherbauelement eine Gateisolationsschicht, eine schwebende Gateschicht, die über der Gateisolationsschicht angeordnet ist, eine Zwischenisolationsschicht, die über der schwebenden Gateschicht angeordnet ist, und eine Steuergateschicht, die über der Zwischenisolationsschicht angeordnet ist, umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Speicherbauelement ein Flash-Speicherbauelement ist.
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