[发明专利]一种精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能的方法

说明书

本发明提供一种精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能的方法，利用光学线宽测量仪检测量化不同透光率下浅沟槽刻蚀的立体形貌参数特别是立体腰部形貌参数，从而根据浅沟槽刻蚀的立体形貌参数特别是立体腰部形貌参数来定义适合刻蚀菜单的透光率区间，以精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能。本发明能够克服切片监控刻蚀后沟槽形貌的精确度低，周期长的缺点，并能克服扫描电子显微镜只能量测线宽，无法测量浅沟槽形貌的弊端，无法准确反馈浅沟槽形貌的实际信息的缺陷，能够提高浅槽隔离开发效率和产品良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，特别涉及一种精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能的方法。

背景技术

随着半导体器件尺寸的减小，浅沟槽隔离的关键尺寸对器件的电性影响和最终的良率越来越敏感。在65nm及以下的半导体器件工艺技术中，为提高电路性能，获得更高的半导体器件密度，使用和发展了浅沟槽隔离技术，沟槽的关键尺寸对器件电性和良率有着极其重要的影响。随着半导体器件关键尺寸的减小，浅槽隔离的形貌对器件的电性影响越来越敏感，甚至可能会产生超规格的突变，如图1所示，其展示了三种不同形貌的浅沟槽对器件的晶圆允收测试(wafer acceptance test，WAT)性能参数，WAT是在工艺流程结束后对芯片做的电性测量，用来检验各段工艺流程是否符合标准。其中横坐标表示晶片ID序号，纵坐标表示各晶片的性能参数。由此可知，不同形貌的浅沟槽对WAT会有明显差异，故浅沟槽的形貌对产品的良率或最终的稳定性也有巨大影响：当浅沟槽形貌在某极限区间变化时，会导致良率的急剧下降甚至到零，导致产品报废，如图2所示，其展示了浅沟槽形貌在晶圆的圆周边沿特别是右边沿的极限区间变化，导致产品良率急剧下降的变化关系，其左侧晶圆为浅沟槽形貌在极限区间变化图，右侧晶圆为检测左侧晶圆良率的图形。

在半导体制造工艺中，浅沟槽隔离工艺技术日趋成熟的同时存在着以下的一些问题：1、产品开发初期，通常在一个固定光罩下进行菜单开发，即该菜单仅适用于该光罩对应的透光率相应区间；2、量产阶段，会产生多个产品，多个透光率的情况，套用同一刻蚀菜单，存在形貌变异的情况。该变异通常通过切片检测到，而扫描电子显微镜(英文缩写为CDSEM)，膜厚等常规量测手段无法检测。而且切片检测存在周期长，精确度低等缺点，无法及时有效发现问题。以往扫描电子显微镜是应用电子束在样品表面扫描激发二次电子成像的电子显微镜，存在只能量测线宽，无法测量浅沟槽形貌的弊端，如图3所示，因而无法准确反馈浅沟槽形貌的实际信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供了一种精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能的方法，能够克服切片监控刻蚀后沟槽形貌的精确度低，周期长的缺点，并且能够克服扫描电子显微镜只能量测线宽，无法测量浅沟槽形貌的弊端，无法准确反馈浅沟槽形貌的实际信息的缺陷，能够提高浅槽隔离开发效率和产品良率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能的方法，利用光学线宽测量仪检测量化不同透光率下浅沟槽刻蚀的立体形貌参数，从而根据浅沟槽刻蚀的立体形貌参数定义适合刻蚀菜单的透光率区间，以精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能。

进一步的，本发明提供的精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能的方法，利用光学线宽测量仪检测量化不同透光率下浅沟槽刻蚀的立体腰部形貌参数，从而根据浅沟槽刻蚀的立体腰部形貌参数定义适合刻蚀菜单的透光率区间，以精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能。

进一步的，本发明提供的精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能的方法，利用光学线宽测量仪检测量化不同透光率下浅沟槽刻蚀的包括立体腰部形貌参数在内的两种以上立体形貌参数，从而根据浅沟槽刻蚀的包括立体腰部形貌参数在内的两种以上立体形貌参数来定义适合刻蚀菜单的透光率区间，精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能。

进一步的，本发明提供的精确控制浅沟槽隔离的整体形貌和性能的方法，利用光学线宽测量仪精确量测同一刻蚀条件下，不同透光率条件下浅沟槽的立体腰部形貌，通过建立立体腰部形貌参数与透光率之间的关系模型，来定义适合刻蚀菜单的透光率区间。