一種監(jiān)控回刻深度的結(jié)構(gòu)和監(jiān)控方法
【專利摘要】一種回刻深度的監(jiān)控結(jié)構(gòu)和監(jiān)控方法，該監(jiān)控結(jié)構(gòu)為制作在晶圓非元件區(qū)上的表面截面為梯形的溝槽。該監(jiān)控方法為利用該梯形溝槽，得到溝槽內(nèi)沉積物質(zhì)在回刻工藝之后的分布拐點(diǎn)，根據(jù)該拐點(diǎn)位置，就可以判斷出回刻深度是否合格。由于本發(fā)明的監(jiān)控方法只需要簡(jiǎn)單的輔助設(shè)備即可得到，因此相比原有的監(jiān)控手段，其成本大大降低，且操作簡(jiǎn)單，結(jié)果準(zhǔn)確，適合進(jìn)行流水線式的在線監(jiān)控。另外本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)只在整個(gè)DMOS器件制作工藝的中間過程中出現(xiàn)，不會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品產(chǎn)生任何負(fù)面影響，因而具備很好的實(shí)用性。
【專利說明】一種監(jiān)控回刻深度的結(jié)構(gòu)和監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制作領(lǐng)域，具體地說，是一種回刻工藝中監(jiān)控回刻深度的結(jié)構(gòu)和監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]DMOS (雙擴(kuò)散型M0S)晶體管是MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)型的晶體管，其使用在相同邊緣上對(duì)準(zhǔn)的兩個(gè)序列擴(kuò)散步驟來形成晶體管的溝道區(qū)域。DMOS晶體管通常是高電壓高電流的器件，在功率集成電路中用作分立的晶體管或元件。DMOS晶體管對(duì)于每個(gè)具有低前向壓降的單元面積可以提供高電流。
[0003]DMOS晶體管的一個(gè)具體型號(hào)是所謂的溝槽DMOS晶體管，其中溝道出現(xiàn)在從源極向漏極延伸的溝槽的內(nèi)壁上，且柵極形成在溝槽內(nèi)。與薄氧化物層形成一條直線且填充有多晶硅的溝槽比垂直DMOS晶體管結(jié)構(gòu)允許有較少的受限電流流動(dòng)，從而提供了較低的特定導(dǎo)通電阻值。溝槽DMOS晶體管的例子在美國(guó)專利5,072, 266,5, 541,425 5，866，931中公開。
[0004]現(xiàn)有的溝槽DMOS器件制作工藝中，在柵極多晶硅沉底到溝槽之后，需要對(duì)表面多余的多晶硅進(jìn)行回刻。請(qǐng)參見圖1A-1C和圖2A-2C，分別是溝槽DMOS器件制作柵極多晶硅時(shí)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)俯視圖和剖面圖。當(dāng)溝槽11被制作完成后，對(duì)襯底10進(jìn)行多晶硅的沉積工藝。沉積時(shí)，多晶硅12會(huì)在襯底的水平表面上呈現(xiàn)豎直方向的生長(zhǎng)，而在溝槽11的溝槽壁上呈現(xiàn)水平方向的生長(zhǎng)。當(dāng)溝槽壁上的多晶硅厚度達(dá)到1/2個(gè)溝槽寬度時(shí)，溝槽11恰好被填滿。此時(shí)，由于溝槽和襯底表面存在拐角，使得溝槽上方的多晶硅高度低于器件表面其它區(qū)域的高度，且以溝槽的中央為最低處，使得襯底表面的多晶硅會(huì)在溝槽的中央處出現(xiàn)一條下陷的細(xì)紋，如圖1B和2B所示。對(duì)上述器件進(jìn)行多晶硅回刻工藝后，溝槽處的多晶硅與襯底表面之間存在一個(gè)高度差h，該高度差h即回刻深度，如圖1C和2C所示。對(duì)于該高度差h，如果太深的話，會(huì)導(dǎo)致器件的柵極異常甚至引起器件的電性能失效。因此對(duì)該h的監(jiān)控是非常有必要的。
[0005]目前的監(jiān)控手段，一種是通過在線切片的方式進(jìn)行，另外一種是使用臺(tái)階儀進(jìn)行。對(duì)于第一種方式，由于需要對(duì)器件做破壞性測(cè)試，一方面加大了測(cè)試成本，另外一方面，測(cè)試所花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低。對(duì)于第二種方式，隨著器件關(guān)鍵尺寸的減小，對(duì)于臺(tái)階儀的探針要求也越來越高，而精確度高的臺(tái)階儀價(jià)格及其昂貴，這無疑加大了測(cè)試的初始成本,而且也需要較大的維護(hù)成本。
[0006]因此，降低目前對(duì)溝槽DMOS器件多晶硅回刻深度的監(jiān)控成本已經(jīng)成為業(yè)界廣泛關(guān)注的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種監(jiān)控回刻深度上的結(jié)構(gòu)及使用該監(jiān)控結(jié)構(gòu)進(jìn)行回刻深度監(jiān)控的方法，能夠減少監(jiān)控成本，并且具有較高的監(jiān)控效率，適合在線監(jiān)控。[0008]根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種回刻深度的監(jiān)控結(jié)構(gòu)，設(shè)置在晶圓襯底的非元件區(qū)，所述監(jiān)控結(jié)構(gòu)為表面截面為等腰梯形的溝槽，該溝槽在等腰梯形的上底邊長(zhǎng)度為I倍至2倍之間的沉積物厚度，下底邊長(zhǎng)度為大于2倍的沉積物厚度，所述沉積物厚度為所述晶圓襯底經(jīng)過該沉積物的沉積工藝之后，覆蓋在該晶圓襯底表面的沉積物的厚度。
[0009]優(yōu)選的，所述晶圓襯底為裸晶襯底或者為裸晶襯底上制作了其它層次材料的襯底，所述其它層次為介質(zhì)材料層或金屬材料層。
[0010]優(yōu)選的，所述沉積物為多晶硅。
[0011]根據(jù)本發(fā)明同一目的提出的另一種回刻深度的監(jiān)控結(jié)構(gòu)，設(shè)置在晶圓襯底的非元件區(qū)，包括表面截面為等腰梯形的溝槽以及沉積在該溝槽中的沉積物，所述溝槽在等腰梯形的上底邊長(zhǎng)度為I倍至2倍之間的沉積物厚度，下底邊長(zhǎng)度為大于2倍的沉積物厚度，所述沉積物厚度為所述晶圓襯底經(jīng)過該沉積物的沉積工藝之后，覆蓋在該晶圓襯底表面的沉積物的厚度，該沉積物在所述溝槽中的分布分為填充區(qū)和空白區(qū)，并且在所述填充區(qū)和空白區(qū)的交界處設(shè)有拐點(diǎn)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明同一目的提出的一種回刻深度的監(jiān)控方法，運(yùn)用如上所述的監(jiān)控結(jié)構(gòu)進(jìn)行，包括步驟:
[0013]確定拐點(diǎn)在標(biāo)定軸上位置的標(biāo)準(zhǔn)值；
[0014]隨機(jī)抽取待測(cè)晶圓進(jìn)行拐點(diǎn)位置檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果與所述標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，如果檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值差異落在一個(gè)可容區(qū)間內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為該批次產(chǎn)品的回刻深度合格；如果檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值差異超出上述可容區(qū)間，則判斷該批次產(chǎn)品的回刻深度不合格。
[0015]優(yōu)選的，所述標(biāo)定軸為梯形溝槽的上底邊到下底邊的距離。
[0016]優(yōu)選的，所述可容區(qū)間的范圍為工藝要求的實(shí)際回刻深度可容范圍對(duì)應(yīng)的表面標(biāo)尺指示區(qū)間。
[0017]可選的，所述確定拐點(diǎn)在標(biāo)定軸上位置的標(biāo)準(zhǔn)值的具體步驟為:選取一片已經(jīng)經(jīng)過回刻工藝的晶圓，使用常規(guī)手段測(cè)試器件溝槽中的回刻深度，如果測(cè)試合格，則記錄制作在該晶圓上的監(jiān)控結(jié)構(gòu)的拐點(diǎn)位置，該拐點(diǎn)位置即為標(biāo)準(zhǔn)值。
[0018]可選的，所述確定拐點(diǎn)在標(biāo)定軸上位置的標(biāo)準(zhǔn)值的具體步驟為:選取多片晶圓作為測(cè)試樣本，得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值的樣本空間，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到具有統(tǒng)計(jì)意義的標(biāo)準(zhǔn)值，其中所述統(tǒng)計(jì)處理為取算術(shù)平均值或加權(quán)平均值。
[0019]可選的，所述確定拐點(diǎn)在標(biāo)定軸上位置的標(biāo)準(zhǔn)值的具體步驟為:先建立一個(gè)各工藝生產(chǎn)條件下的回刻深度與拐點(diǎn)位置標(biāo)注值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后根據(jù)具體的生產(chǎn)工藝條件在該數(shù)據(jù)庫(kù)中查表得到。
[0020]優(yōu)選的，所述拐點(diǎn)位置檢測(cè)的具體方法為:將待測(cè)晶圓的監(jiān)控結(jié)構(gòu)放在微米級(jí)顯微鏡下，使該監(jiān)控結(jié)構(gòu)的上底邊和下底邊正好充滿鏡頭的影像區(qū)內(nèi)，根據(jù)與監(jiān)控結(jié)構(gòu)平行位置的附帶標(biāo)尺的刻度，讀出監(jiān)控結(jié)構(gòu)中拐點(diǎn)位置并記錄。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種溝槽DMOS器件多晶硅回刻深度的監(jiān)控方法，包括步驟:
[0022]提供一晶圓襯底，在該晶圓襯底上制作如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控結(jié)構(gòu)；
[0023]對(duì)所述晶圓襯底先后進(jìn)行多晶硅沉積和多晶硅回刻工藝，在所述監(jiān)控結(jié)構(gòu)中，形成一個(gè)多晶娃分布的拐點(diǎn)；[0024]執(zhí)行該拐點(diǎn)位置的標(biāo)準(zhǔn)值確定步驟；
[0025]執(zhí)行回刻深度的判斷步驟。
[0026]本發(fā)明提出的回刻深度的監(jiān)控結(jié)構(gòu)為制作在晶圓非元件區(qū)上的表面截面為梯形的溝槽。該監(jiān)控方法為利用該梯形溝槽，得到溝槽內(nèi)沉積物質(zhì)在回刻工藝之后的分布拐點(diǎn)，根據(jù)該拐點(diǎn)位置，就可以判斷出回刻深度是否合格。由于本發(fā)明的監(jiān)控方法只需要簡(jiǎn)單的輔助設(shè)備即可得到，因此相比原有的監(jiān)控手段，其成本大大降低，且操作簡(jiǎn)單，結(jié)果準(zhǔn)確，適合進(jìn)行流水線式的在線監(jiān)控。另外本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)只在整個(gè)DMOS器件制作工藝的中間過程中出現(xiàn)，不會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品產(chǎn)生任何負(fù)面影響，因而具備很好的實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1A-1C和圖2A-2C分別是溝槽DMOS器件制作柵極多晶硅時(shí)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)俯視圖和剖面圖；
[0029]圖3是本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0030]圖4是該監(jiān)控結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0031]圖5A是本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)經(jīng)多晶硅沉積工藝之后的俯視圖；
[0032]圖5B-?分別是圖5A中，A-A面、B-B面和C-C面的剖面圖；
[0033]圖6A是本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)經(jīng)多晶硅回刻工藝之后的俯視圖；
[0034]圖6B-6D分別是圖6A中，A’ -A，面、B，-B，面和C，-C，面的剖面圖；
[0035]圖7是本發(fā)明中的標(biāo)定軸示意圖；
[0036]圖8是本發(fā)明的溝槽DMOS器件多晶硅回刻深度監(jiān)控方法的步驟示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]正如背景中所述的，現(xiàn)有的溝槽DMOS器件多晶硅回刻深度的監(jiān)控手段，要么對(duì)晶圓芯片進(jìn)行破壞性檢測(cè)，要么使用價(jià)格高昂的儀器進(jìn)行檢測(cè)，這兩種方法都存在成本過高，監(jiān)控方法太過復(fù)雜等缺陷，因而無法滿足流水線生產(chǎn)的要求。
[0038]因此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提出了一種回刻深度的監(jiān)控結(jié)構(gòu)和監(jiān)控方法。該監(jiān)控結(jié)構(gòu)制作在晶圓襯底的非元件區(qū)域，為一種特殊結(jié)構(gòu)的凹槽，該凹槽在經(jīng)過多晶硅回刻工藝之后，可以在凹槽中將多晶硅分成空白區(qū)和填充區(qū)。并在兩個(gè)區(qū)域的交界處，出現(xiàn)明顯的多晶硅拐點(diǎn)。利用該拐點(diǎn)出現(xiàn)在監(jiān)控結(jié)構(gòu)中的位置，就可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的回刻深度，達(dá)到監(jiān)控多晶硅回刻工藝中的回刻深度的目的。由于識(shí)別監(jiān)控結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的多晶硅拐點(diǎn)只需通過簡(jiǎn)單的顯微鏡就能實(shí)現(xiàn)，因此本發(fā)明采用的監(jiān)控手段成本低廉，操作簡(jiǎn)單，適合在線的實(shí)時(shí)監(jiān)控。且上述的監(jiān)控結(jié)構(gòu)只在整個(gè)器件制作工藝的中間過程中出現(xiàn)，不會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品產(chǎn)生任何負(fù)面影響，因而具備很好的實(shí)用性。
[0039]下面將通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。
[0040]請(qǐng)參見圖3和圖4，圖3是本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖4是該監(jiān)控結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖所示，本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)110制作在晶圓襯底100上，通常為了不影響正常的半導(dǎo)體器件制作工藝的進(jìn)程，將該監(jiān)控結(jié)構(gòu)110安排在晶圓襯底100的非元件區(qū)，比如晶圓周圍的空白區(qū)或者芯片(die)與芯片之間的劃道區(qū)。晶圓襯底100可以是整體半導(dǎo)體襯底，例如單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe);或者混合的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、銻化銦、磷化銦、砷化銦或銻化鎵；也可以是絕緣層上有半導(dǎo)體的襯底，例如絕緣體上娃(SOI);還可以包括合金半導(dǎo)體，例如 GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GalnAs、GalnP、GaInAsP或其組合。該晶圓襯底100表面可以直接是裸晶的晶圓面，也可以是已經(jīng)制作在上的其它材質(zhì)，比如氧化物層等介質(zhì)材料層或招、鈦等金屬材料層。
[0041]請(qǐng)繼續(xù)參見圖3，該監(jiān)控結(jié)構(gòu)110的表面截面為等腰梯形的凹槽結(jié)構(gòu)，該等腰梯形的上底邊111窄，下底邊112寬，從剖視圖看，該監(jiān)控結(jié)構(gòu)110的凹槽中，離視線近端的開口大，對(duì)應(yīng)下底邊112處的位置，離視線遠(yuǎn)端的開口小，對(duì)應(yīng)上底邊111處的位置。進(jìn)一步地，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的監(jiān)控效果，將上底邊111的寬度設(shè)置在I倍至2倍之間的多晶硅厚度，而將下底邊112的寬度設(shè)置在2倍以上的多晶硅厚度。這里的多晶硅厚度是指器件在多晶硅沉積工藝之后，形成在襯底表面的多晶硅厚度。需要指出的是，本發(fā)明的回刻深度監(jiān)控結(jié)構(gòu)也可適用于除多晶硅回刻工藝之外的其它回刻工藝，此時(shí)，對(duì)應(yīng)在該監(jiān)控結(jié)構(gòu)中的物質(zhì)就不是多晶娃了，而是其它沉積物質(zhì)。
[0042]請(qǐng)參見圖5A-5D，圖5A是本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)經(jīng)多晶硅沉積工藝之后的俯視圖，圖5B-5D分別是圖5A中，A-A面、B-B面和C-C面的剖面圖。如圖所示，由于監(jiān)控結(jié)構(gòu)110的上底邊111的寬度在I倍至2倍的多晶硅厚度之間，下底邊112的寬度超過2倍的多晶硅厚度，因此沉積完多晶硅120之后，多晶硅120在該監(jiān)控結(jié)構(gòu)的溝槽中呈梯度分布狀。在靠近上底邊111處的位置，由于寬度遠(yuǎn)小于2倍的多晶硅厚度，多晶硅120呈現(xiàn)溢出的狀態(tài)，如圖5B所示。在介于上底邊111和下底邊112的中間區(qū)域中，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)溝槽壁上的多晶硅合并但是未溢出的狀態(tài)，如圖5C，尤其是在梯形寬度正好等于2倍的多晶硅厚度的點(diǎn)上，出現(xiàn)一個(gè)多晶硅合并與不合并的拐點(diǎn)113。而在靠近下底邊112處的位置，由于寬度大于2倍的多晶硅厚度，因此多晶硅在此處呈現(xiàn)分開的狀態(tài)，如圖
[0043]此后，對(duì)上述襯底進(jìn)行多晶硅回刻工藝。回刻的主要目的是去掉襯底表面的多晶硅層，只保留在溝槽中的多晶硅層。請(qǐng)參見圖6A-6D，圖6A是本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)經(jīng)多晶硅回刻工藝之后的俯視圖，圖6B-6D分別是圖6A中，A’ -A’面、B’ -B’面和C’ -C’面的剖面圖。如圖所示，回刻之后，襯底表面的多晶硅層被刻蝕去除，只留下溝槽中的多晶娃，且由于該溝槽的梯形結(jié)構(gòu)，使得回刻之后的多晶硅在該溝槽中的分布也呈現(xiàn)梯度分布，但是區(qū)別于回刻工藝之前的多晶硅分布，此時(shí)多晶硅的分布只分成溝槽底部有多晶硅的填充區(qū)域和底部沒有多晶硅的空白區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域交界處的拐點(diǎn)114，則應(yīng)該是圖5A中的拐點(diǎn)113往上底邊111方向前移一段距離之后得到的，該前移的距離與被刻蝕掉的多晶硅厚度(即回刻深度)成一定的幾何關(guān)系。
[0044]請(qǐng)參見圖7，如果我們定義上底邊111到下底邊112的距離為標(biāo)定軸X，我們可以得到，對(duì)于在回刻深度處于正常的范圍內(nèi)的情況，該拐點(diǎn)114所處標(biāo)定軸X的位置為某一特定區(qū)域。對(duì)于回刻深度過深，超出正常范圍的情況，該拐點(diǎn)114的位置也會(huì)超出上述的特定區(qū)域，且往上底邊方向移動(dòng)。而對(duì)于回刻深度過淺的情況，則一般不在討論范圍內(nèi)，因?yàn)檫^淺意味著表面的多晶娃尚未被刻蝕干凈。[0045]基于上述分析原理，我們可以得到:只要獲知拐點(diǎn)114在標(biāo)定軸X上所處的位置，就可以知道對(duì)應(yīng)的回刻深度是否處于合理的范圍內(nèi)。而獲知該拐點(diǎn)114的位置，只需要通過簡(jiǎn)單的顯微鏡觀察即可，同時(shí)對(duì)于標(biāo)定軸X，也可以利用顯微鏡中自帶與監(jiān)控結(jié)構(gòu)平行位置的附帶標(biāo)尺刻度進(jìn)行衡量。測(cè)量時(shí)，只需將該監(jiān)控結(jié)構(gòu)110的上底邊111和下底邊112正好充滿顯微鏡鏡頭的影像區(qū)內(nèi)，然后讀取拐點(diǎn)出現(xiàn)的刻度值，即可確定對(duì)應(yīng)的回刻深度是否合理。
[0046]下面再具體介紹本發(fā)明利用上述監(jiān)控結(jié)構(gòu)監(jiān)控回刻深度的方法。
[0047]首先，確定拐點(diǎn)在標(biāo)定軸上位置的標(biāo)準(zhǔn)值。該步驟的意義在于:對(duì)于不同工藝的半導(dǎo)體器件產(chǎn)品，其關(guān)鍵尺寸是不一樣的，比如0.2 μ m和0.35 μ m的工藝下，制作出來的溝槽寬度是不一樣的，此時(shí)要求制作的監(jiān)控結(jié)構(gòu)也是不同的。就算在同一種工藝不同批次的產(chǎn)品中，也會(huì)存在尺寸上的差異。因此要對(duì)某個(gè)批次的產(chǎn)品進(jìn)行回刻深度的監(jiān)控時(shí)，首先要確定該批次產(chǎn)品中，合格產(chǎn)品的回刻深度對(duì)應(yīng)在監(jiān)控結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的拐點(diǎn)位置。在一種實(shí)施方式中，該步驟的具體做法是:選取一片已經(jīng)經(jīng)過回刻工藝的晶圓，使用常規(guī)手段(如【背景技術(shù)】中提到的手段)測(cè)試溝槽中的回刻深度，這里的溝槽是指作為器件使用的溝槽而非監(jiān)控結(jié)構(gòu)上的溝槽。如果測(cè)試合格，則記錄制作在該晶圓上的監(jiān)控結(jié)構(gòu)的拐點(diǎn)位置，該拐點(diǎn)位置即為標(biāo)準(zhǔn)值。在另外一種實(shí)施方式中，也可選取多片晶圓作為測(cè)試樣本，得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值的樣本空間，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到具有統(tǒng)計(jì)意義的標(biāo)準(zhǔn)值，這里的統(tǒng)計(jì)處理可以為算術(shù)平均數(shù)、加權(quán)平均處理等，這樣可以確保測(cè)試結(jié)果的合理性。在另外一種實(shí)施方式中，也可以先建立一個(gè)各工藝生產(chǎn)條件下的回刻深度與拐點(diǎn)位置標(biāo)注值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后根據(jù)具體的生產(chǎn)工藝條件在該數(shù)據(jù)庫(kù)中查表得到。特別的，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)值具有完整的數(shù)據(jù)時(shí)，該步驟還可以通過軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)用。
[0048]然后，執(zhí)行回刻深度的判斷步驟:在獲得某一批次產(chǎn)品的拐點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值之后，隨機(jī)抽取待測(cè)晶圓進(jìn)行拐點(diǎn)位置檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果與所述標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，如果檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值差異落在一個(gè)可容區(qū)間內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為該批次產(chǎn)品的回刻深度合格；如果檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值差異超出上述可容區(qū)間，則判斷該批次產(chǎn)品的回刻深度不合格。這里的可容區(qū)間是指允許拐點(diǎn)位置出現(xiàn)的誤差范圍，通常指工藝要求的實(shí)際回刻深度可容范圍對(duì)應(yīng)的表面標(biāo)尺指示區(qū)間。在一種實(shí)施方式中該可容區(qū)間的范圍比如為±0.Ιμπι或者其它數(shù)值的誤差范圍。具體檢測(cè)時(shí)，可以將待測(cè)晶圓的監(jiān)控結(jié)構(gòu)放在微米級(jí)顯微鏡下，使該監(jiān)控結(jié)構(gòu)的上底邊和下底邊正好充滿鏡頭的影像區(qū)內(nèi)，根據(jù)顯微鏡自帶的刻度，讀出監(jiān)控結(jié)構(gòu)中拐點(diǎn)位置并記錄。將該檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值做差，判斷差值的大小是否落入可容區(qū)間內(nèi)。
[0049]下面，再以溝槽DMOS器件中多晶硅回刻工藝為例，將本發(fā)明的回刻深度監(jiān)控方法做完整的說明。
[0050]請(qǐng)參見圖8，圖8是本發(fā)明的溝槽DMOS器件多晶硅回刻深度監(jiān)控方法的步驟示意圖。如圖所示，該方法包括步驟:
[0051]S1:提供一晶圓襯底，在該晶圓襯底上制作監(jiān)控結(jié)構(gòu)。這里的晶圓襯底可以單指裸晶襯底，也可以是已經(jīng)在裸晶襯底上制作了其它層次材料的襯底。制作監(jiān)控結(jié)構(gòu)時(shí)，可以與DMOS器件溝槽工藝同步進(jìn)行，即在刻蝕DMOS器件的柵極溝槽的同時(shí)，在掩模光罩(mask)上開設(shè)具有監(jiān)控結(jié)構(gòu)的圖形，從而刻蝕出監(jiān)控結(jié)構(gòu)所需的梯形溝槽來。這樣做的好處是不需專門的監(jiān)控結(jié)構(gòu)的制作工藝，節(jié)省了一道光刻程序。通常該監(jiān)控結(jié)構(gòu)需要制作在晶圓的非元件區(qū)，比如晶圓邊緣或者芯片(die)與芯片之間的劃道區(qū)。這里需要說明的是，由于該監(jiān)控結(jié)構(gòu)只是用來對(duì)回刻深度的一個(gè)檢測(cè)，當(dāng)完成該監(jiān)控結(jié)構(gòu)的作用之后，可以在后續(xù)的工藝上通過掩蓋或劃道的方式去除該監(jiān)控結(jié)構(gòu)，因此不影響對(duì)最終器件產(chǎn)品的制作。當(dāng)然即使在晶圓上保留該監(jiān)控結(jié)構(gòu)，由于其制作在晶圓的非元件區(qū)，也不會(huì)對(duì)器件的制作產(chǎn)生任何負(fù)面影響。
[0052]S2:對(duì)所述襯底先后進(jìn)行多晶硅沉積和多晶硅回刻工藝。該步驟之后，監(jiān)控結(jié)構(gòu)的梯形溝槽中，被填充了多晶硅，且多晶硅的分布呈現(xiàn)如圖6A-6D的梯度形式，即在該監(jiān)控結(jié)構(gòu)中，形成了一個(gè)多晶硅分布的拐點(diǎn)，該拐點(diǎn)將多晶硅分為填充區(qū)和空白區(qū)。
[0053]S3:執(zhí)行該拐點(diǎn)位置的標(biāo)準(zhǔn)值確定步驟。該步驟如上文所述，此處不再贅述。
[0054]S4:執(zhí)行回刻深度的判斷步驟，得到該批次產(chǎn)品的回刻深度是否合格的判斷結(jié)果。該步驟具體如上文所述，此處不再贅述。
[0055]除了在多晶硅回刻工藝之外，本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)和監(jiān)控方法還可以用在其他需要回刻的工藝之中，比如在金屬層間的鎢插塞制作工藝中，當(dāng)導(dǎo)電通孔中填充金屬鎢之后，也會(huì)涉及金屬鎢的回刻深度問題，此時(shí)利用本發(fā)明的回刻深度監(jiān)控結(jié)構(gòu)和監(jiān)控方法，也可以很方便的監(jiān)控鎢的回刻深度是否合格。具體的判斷方法與多晶硅回刻工藝一樣，此處不再贅述。
[0056]綜上所述，本發(fā)明提出了一種回刻深度的監(jiān)控結(jié)構(gòu)和監(jiān)控方法，該監(jiān)控結(jié)構(gòu)為制作在晶圓非元件區(qū)上的表面截面為梯形的溝槽。該監(jiān)控方法為利用該梯形溝槽，得到溝槽內(nèi)沉積物質(zhì)在回刻工藝之后的分布拐點(diǎn)，根據(jù)該拐點(diǎn)位置，就可以判斷出回刻深度是否合格。由于本發(fā)明的監(jiān)控方法只需要簡(jiǎn)單的輔助設(shè)備即可得到，因此相比原有的監(jiān)控手段，其成本大大降低，且操作簡(jiǎn)單，結(jié)果準(zhǔn)確，適合進(jìn)行流水線式的在線監(jiān)控。另外本發(fā)明的監(jiān)控結(jié)構(gòu)只在整個(gè)DMOS器件制作工藝的中間過程中出現(xiàn)，不會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品產(chǎn)生任何負(fù)面影響，因而具備很好的實(shí)用性。
[0057]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種回刻深度的監(jiān)控結(jié)構(gòu)，設(shè)置在晶圓襯底的非元件區(qū)，其特征在于:所述監(jiān)控結(jié)構(gòu)為表面截面為等腰梯形的溝槽，該溝槽在等腰梯形的上底邊長(zhǎng)度為I倍至2倍之間的沉積物厚度，下底邊長(zhǎng)度為大于2倍的沉積物厚度，所述沉積物厚度為所述晶圓襯底經(jīng)過該沉積物的沉積工藝之后，覆蓋在該晶圓襯底表面的沉積物的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述晶圓襯底為裸晶襯底或者為裸晶襯底上制作了其它層次材料的襯底，所述其它層次為介質(zhì)材料層或金屬材料層。
3.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述沉積物為多晶硅。
4.一種回刻深度的監(jiān)控結(jié)構(gòu)，設(shè)置在晶圓襯底的非元件區(qū)，其特征在于:包括表面截面為等腰梯形的溝槽以及沉積在該溝槽中的沉積物，所述溝槽在等腰梯形的上底邊長(zhǎng)度為I倍至2倍之間的沉積物厚度，下底邊長(zhǎng)度為大于2倍的沉積物厚度，所述沉積物厚度為所述晶圓襯底經(jīng)過該沉積物的沉積工藝之后，覆蓋在該晶圓襯底表面的沉積物的厚度，該沉積物在所述溝槽中的分布分為填充區(qū)和空白區(qū)，并且在所述填充區(qū)和空白區(qū)的交界處設(shè)有拐點(diǎn)。
5.一種回刻深度的監(jiān)控方法，該監(jiān)控方法運(yùn)用如權(quán)利要求4所述的監(jiān)控結(jié)構(gòu)進(jìn)行，其特征在于，包括步驟: 確定拐點(diǎn)在標(biāo)定軸上位置的標(biāo)準(zhǔn)值； 隨機(jī)抽取待測(cè)晶圓進(jìn)行拐點(diǎn)位置檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果與所述標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，如果檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值差異落在一個(gè)可容區(qū)間內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為該批次產(chǎn)品的回刻深度合格；如果檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值差異超出上述可容區(qū)間，則判斷該批次產(chǎn)品的回刻深度不合格。
6.如權(quán)利要求5所述的回刻深度的監(jiān)控方法，其特征在于:所述標(biāo)定軸為梯形溝槽的上底邊到下底邊的距離。·
7.如權(quán)利要求5所述的回刻深度的監(jiān)控方法，其特征在于:所述可容區(qū)間的范圍為工藝要求的實(shí)際回刻深度可容范圍對(duì)應(yīng)的表面標(biāo)尺指示區(qū)間。
8.如權(quán)利要求5所述的回刻深度的監(jiān)控方法，其特征在于:所述確定拐點(diǎn)在標(biāo)定軸上位置的標(biāo)準(zhǔn)值的具體步驟為:選取一片已經(jīng)經(jīng)過回刻工藝的晶圓，使用常規(guī)手段測(cè)試器件溝槽中的回刻深度，如果測(cè)試合格，則記錄制作在該晶圓上的監(jiān)控結(jié)構(gòu)的拐點(diǎn)位置，該拐點(diǎn)位置即為標(biāo)準(zhǔn)值。
9.如權(quán)利要求5所述的回刻深度的監(jiān)控方法，其特征在于:所述確定拐點(diǎn)在標(biāo)定軸上位置的標(biāo)準(zhǔn)值的具體步驟為:選取多片晶圓作為測(cè)試樣本，得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值的樣本空間，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到具有統(tǒng)計(jì)意義的標(biāo)準(zhǔn)值，其中所述統(tǒng)計(jì)處理為取算術(shù)平均值或加權(quán)平均值。
10.如權(quán)利要求5所述的回刻深度的監(jiān)控方法，其特征在于:所述確定拐點(diǎn)在標(biāo)定軸上位置的標(biāo)準(zhǔn)值的具體步驟為:先建立一個(gè)各工藝生產(chǎn)條件下的回刻深度與拐點(diǎn)位置標(biāo)注值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后根據(jù)具體的生產(chǎn)工藝條件在該數(shù)據(jù)庫(kù)中查表得到。
11.如權(quán)利要求5所述的回刻深度的監(jiān)控方法，其特征在于:所述拐點(diǎn)位置檢測(cè)的具體方法為:將待測(cè)晶圓的監(jiān)控結(jié)構(gòu)放在微米級(jí)顯微鏡下，使該監(jiān)控結(jié)構(gòu)的上底邊和下底邊正好充滿鏡頭的影像區(qū)內(nèi)，根據(jù)與監(jiān)控結(jié)構(gòu)平行位置的附帶標(biāo)尺的刻度，讀出監(jiān)控結(jié)構(gòu)中拐點(diǎn)位置并記錄。
12.—種溝槽DMOS器件多晶硅回刻深度的監(jiān)控方法，其特征在于，包括步驟:提供一晶圓襯底，在該晶圓襯底上制作如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控結(jié)構(gòu)； 對(duì)所述晶圓襯底先后進(jìn)行多晶硅沉積和多晶硅回刻工藝，在所述監(jiān)控結(jié)構(gòu)中，形成一個(gè)多晶硅分布的拐點(diǎn)； 執(zhí)行該拐點(diǎn)位置的標(biāo)準(zhǔn)值確定步驟； 執(zhí)行回刻 深度的判斷步驟。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK103855046SQ201210501487
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】卞錚 申請(qǐng)人:無錫華潤(rùn)上華半導(dǎo)體有限公司