[发明专利]一种监控外延层几何形状发生漂移的方法

说明书

本发明涉及监控外延层几何形状发生漂移的方法，在半导体层上形成第一、第二和第三沟槽，在半导体层上生长外延层，填充在第一、第二沟槽中但不填充第三沟槽，外延层因填充第一、第二沟槽而在外延层的上表面对应分别形成凹陷的第一、第二开口。经光刻在光刻胶层中形成与第一开口对准的第一窗口、与第二开口对准的第二窗口和与第三沟槽对准的第三窗口。测量第一开口的顶部中心和底部中心之间的第一偏移量，撷取第一开口的顶部相对于底部的偏移程度。测量第二开口的顶部中心或底部中心和第二窗口的中心之间的第二偏移量，测量第三沟槽的中心和第三窗口的中心之间的第三偏移量，由第二、第三偏移量之间的差值撷取第二开口的偏移程度。

技术领域

本发明主要是关于半导体领域，更确切地说，是涉及一种监控外延层几何形状发生漂移的方法，从而为改善外延工艺提供工艺优化依据。

背景技术

外延生长是半导体器件设计中十分关键的一个工序，例如是器件实现复杂电荷平衡的关键因素之一，但是实际工艺中，外延生长可能会扭曲或偏移光刻工艺及刻蚀工艺所定义的半导体器件的各个部件的几何形状，器件的扭曲变形会导致后续的工艺步骤中对准和交叠变得不确定也不可控。当前的技术水准还无法十分精准的探测到由外延生长所诱发的形状变形的因素，尤其是还无法精确的得知与这些形变量具有密切关联的外延生长环境和工艺参数的影响机制，导致外延的工艺优化无法行之有效的实施。在一些监控外延工艺引起的特征尺寸变化能够通过一些关键尺寸测量手段来量化，例如光学检测或SEM等，通过对比外延之前和外延之后的特征尺寸即可，但是当前没有较好的方法能够探测到外延引起的几何特征的偏移，例如衬底上某一个原始对准标志在被外延层覆盖之后，该外延层上保留的再生对准标志和衬底上的原始对准标志是否完全重合，或是外延层上保留的再生对准标志和衬底上的原始对准标志的偏移量是多少均不得而知，这导致后续打算改善外延工艺来优化外延偏移量却毫无章法可依，本发明正是基于这些弊端提出了后文的实施例。

发明内容

在一个可选实施例中，本发明公开了一种监控外延层几何形状发生漂移的方法，该方法包括：在晶圆的一个半导体层上形成第一、第二和第三沟槽；在半导体层上生长外延层，其填充在第一、第二沟槽中但不填充第三沟槽，其中外延层因填充第一、第二沟槽而在外延层的上表面对应分别形成凹陷的第一、第二开口；涂覆光刻胶层覆盖在外延层之上并同时覆盖住第一、第二开口和第三沟槽；经光刻工艺在光刻胶层中形成与第一开口对准的第一窗口、及形成与第二开口对准的第二窗口和形成与第三沟槽对准的第三窗口；测量第一开口的顶部中心和底部中心之间的第一偏移量，藉此撷取第一开口的顶部相对于底部的偏移程度；以及测量第二开口的顶部中心或底部中心和第二窗口的中心之间的第二偏移量，及测量第三沟槽的中心和第三窗口的中心之间的第三偏移量，藉由第二偏移量和第三偏移量之间的差值撷取第二开口的偏移程度。

上述的方法，第一、第二和第三沟槽均为方形，它们的尺寸各不相同。

上述的方法，第二沟槽的尺寸大于第一沟槽。

上述的方法，第一窗口的尺寸大于第一开口，以完全将第一开口暴露在第一窗口中。

上述的方法，第二窗口的尺寸小于第二开口的尺寸，仅仅在第二窗口中暴露出第二开口底部的局部区域。

上述的方法，第三窗口的尺寸小于第三沟槽的尺寸，仅仅在第三窗口中暴露出第三沟槽底部的局部区域。

上述的方法，在生长外延层的步骤中，遮挡住第三沟槽，使得外延层填充在第一、第二沟槽中但不填充第三沟槽。

上述的方法，晶圆的各个位置对应定义在一个坐标系的相应坐标点，藉由第二偏移量和第三偏移量之间的差值撷取第二开口相对于坐标系中一个指定坐标点的偏移程度。