[发明专利]一种半导体深孔刻蚀后的工艺监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，特别地，涉及一种半导体深孔刻蚀后的工艺监控方法。

技术背景

随着半导体技术的发展，多芯片叠层封装已成为超越摩尔定律的一个重要应用方向。其中，在多芯片叠层封装工艺中，对硅片进行深孔硅刻蚀(throughsiliconvia,TSV)已成为必不可少的重要工艺之一。TSV刻蚀工艺形成的硅深孔结构见图1。其中，在很多应用要求硅刻蚀深度较大，纵宽比甚至达到20:1。如何对刻蚀的深度进行有效表征，是TSV集成工艺面临的一个实际问题。

最直观的方法是通过扫描电子显微镜看硅深孔刻蚀后的晶圆的横截面，但这种方法对晶圆具有破坏性，并且反馈结果很慢，无法直接用于量产时对制程的有效监控。为此，急需一种直观的，对晶圆无损伤的快速监控方法，来判断硅深孔刻蚀后刻蚀的深度是否达到工艺要求。

发明内容

本发明提供了一种半导体深孔刻蚀后的工艺监控方法，采用无损伤的高精度质量量测方法间接表征硅深孔刻蚀深度是否达到工艺要求，快速、准确且不损伤晶圆结构。具体的，该方法包括以下步骤：

a.提供具有预定形状和尺寸的测试结构；

b.测量所述测试结构的质量，得到容差范围；

c.测量待监控晶圆的质量，并与所述容差范围进行比较，若待监控晶圆的质量值在容差范围内，则认为深孔的刻蚀深度已经达到要求；若不在容差范围内，则深孔的刻蚀深度没有达到工艺要求，需要对刻蚀工艺条件进行调整。

其中，在步骤b前包括步骤b1：对于给定型号的晶圆，通过扫描电子显微镜进行分析，确定晶圆硅深孔刻蚀后深度范围是否达到工艺要求，若达到工艺要求，则进行步骤b。

其中，所述步骤b的具体方法为:对于给定型号的晶圆，测量多批次该晶圆深孔刻蚀完成后的质量，得到深孔刻蚀完成后的质量的变化范围，并根据测量结果定义晶圆在深孔刻蚀后质量的量测目标及容差范围。

本发明还提供了一种半导体深孔刻蚀后的工艺监控方法，包括以下步骤：

a.提供具有预定形状和尺寸的测试结构；

b.测量所述测试结构在深孔刻蚀完成前后的质量差，得到容差范围；

c.测量待监控晶圆刻蚀前后的质量差与所述容差范围进行比较，若待监控晶圆刻蚀前后的质量差在容差范围内，则认为深孔的刻蚀深度已经达到要求；若不在容差范围内，则深孔的刻蚀深度没有达到工艺要求，需要对刻蚀工艺条件进行调整。

其中，其中在步骤b前包括步骤b1：对于给定型号的晶圆，通过扫描电子显微镜进行分析，确定晶圆硅深孔刻蚀后深度范围是否达到工艺要求，若达到工艺要求，则进行步骤b。

其中，对于给定的晶圆，所述测试结构在深孔刻蚀完成前后的质量差的测量方法为：

d1.在深孔刻蚀前，测量晶圆质量，得到晶圆质量前值；

d2.在深孔刻蚀后，测量晶圆质量，得到晶圆质量后值；

d4.通过质量量测设备自动计算出质量差值。

其中，在所述步骤b中，对于给定型号的晶圆，测量多批次该晶圆深孔刻蚀完成后的质量差，得到深孔刻蚀完成后的质量差的变化范围，并根据测量结果定义晶圆在深孔刻蚀后质量的量测目标及容差范围。

本发明采用无损伤的高精度质量量测方法，通过测量硅深孔硅刻蚀后的质量，来间接表征硅深孔刻蚀深度是否达到工艺要求。晶圆整片测量，不需要特定测试结构，方便快捷；且反馈结果直观，快速，准确，且对晶圆无损伤。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本发明的一个具体实施方式中的测量结构。

具体实施方式

本发明提供了半导体深孔刻蚀后的工艺监控方法，采用无损伤的高精度质量量测方法间接表征硅深孔刻蚀深度是否达到工艺要求，快速、准确且不损伤晶圆结构。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。