專利名稱：淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路通常包含有源區(qū)和位于有源區(qū)之間的隔離區(qū)，這些隔離區(qū)在制造有源器件之前形成。隨著半導(dǎo)體工藝進(jìn)入深亞微米時代，O. 18 μ m以下器件的有源區(qū)隔離層已大多米用淺溝槽隔離工藝(STI, Shallow Trench Isolation)來制作。現(xiàn)有的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)主要包括如下工藝步驟首先，在半導(dǎo)體襯底上依次形成墊氧化層、氮化硅層和圖案化的光刻膠，其中，所述氮化硅層作為研磨工藝或刻蝕工藝的停 止層，防止在淺溝槽隔離工藝之中，傷害到集成電路的制造區(qū)域的半導(dǎo)體襯底；然后，以圖案化的光刻膠為掩模，刻蝕氮化硅層，剝除光刻膠之后，再以刻蝕后的氮化硅層作為刻蝕掩模而往下刻蝕墊氧化層和半導(dǎo)體襯底至一定深度，形成淺溝槽；接著，在淺溝槽的側(cè)壁和底部形成襯氧化層；然后，將絕緣物質(zhì)(如二氧化硅)填入淺溝槽中，并覆蓋襯氧化層側(cè)壁和整個氮化硅層，形成隔離氧化層；接著，對填入的隔離氧化層進(jìn)行平坦化處理，清除氮化硅層上的隔離氧化層；最后，去除氮化硅層和墊氧化層。其中，在上述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作工藝中，平坦化工藝是影響淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)性能的一個關(guān)鍵因素。通常，平坦化工藝采用的技術(shù)為化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝。然而，根據(jù)化學(xué)機(jī)械研磨工藝的特性，研磨速率與底層的圖案會有關(guān)聯(lián)，亦即對越大面積的待磨層，其研磨速率越??；反之，待磨層面積越小，其研磨速率則越大。影響所及，由于半導(dǎo)體晶片表面研磨速率不平均，造成部分的半導(dǎo)體晶片你過度研磨，而部分的半導(dǎo)體晶片表面研磨不足，使得速度控制上十分困難。特別是，隨著集成電路制造工藝的不斷進(jìn)步，芯片集成度的不斷提高，關(guān)鍵(CD)尺寸將越變越小，某些器件特殊功能區(qū)將會出現(xiàn)獨立有源區(qū)存在于大片空曠區(qū)中，而由于現(xiàn)有STI CMP技術(shù)對圖形密度不同而顯現(xiàn)出不同的研磨速率，因而極易造成這種產(chǎn)品空曠區(qū)中獨立小塊的有源區(qū)(AA)上層氧化層研磨過快，直接導(dǎo)致下層起到保護(hù)作用的氮化層過磨，以至于失去原先設(shè)計時對下層器件有源區(qū)保護(hù)的作用，使得有源區(qū)永久性損傷。為了解決上述問題，目前業(yè)界采用的方法是利用一無圖形的控片在產(chǎn)品研磨之前進(jìn)行研磨率的提前監(jiān)控，從而提前對研磨率進(jìn)行預(yù)報。然而，由于上述目前的方法采用的控片是沒有圖形的，因而無法監(jiān)控到不同圖形下研磨率微弱漂移所導(dǎo)致的有源區(qū)損傷情況。從而可能對有源區(qū)造成永久致命性損傷，如圖I及圖2中的紅色線圈區(qū)域所示。因此，有必要對現(xiàn)有的研磨率監(jiān)控方法進(jìn)行改進(jìn)，以滿足監(jiān)控不同圖形下研磨率微弱漂移的目的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，以有效監(jiān)控不同圖形下研磨率的微弱漂移。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，該方法包括如下步驟 在產(chǎn)品研磨前，采用監(jiān)控硅片定期進(jìn)行研磨監(jiān)控，其中，所述監(jiān)控硅片上具有一系列圖形密度不同的梯度分布的圖案，其圖形密度范圍涵蓋各種正常產(chǎn)品的情況；從所述監(jiān)控硅片上的位于不同梯度中的與有源區(qū)類似的區(qū)域的損傷狀況來預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響；根據(jù)上述預(yù)測，人為地干預(yù)并及時修正研磨機(jī)臺，以確保研磨制程的精確控制。
可選的，所述監(jiān)控硅片的設(shè)計方法為首先通過不同梯度的冗余圖形填充排列設(shè)計出一套光刻模板，接著在半導(dǎo)體硅片上得到一系列圖形密度不同的梯度分布設(shè)計的圖案，從而得到所述監(jiān)控硅片。可選的，所述與有源區(qū)類似的區(qū)域為有源區(qū)冗余圖形區(qū)域?？蛇x的，所述研磨工藝為化學(xué)機(jī)械研磨工藝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，通過首先在產(chǎn)品研磨前，采用監(jiān)控硅片定期進(jìn)行研磨監(jiān)控；接著從所述監(jiān)控硅片上的位于不同梯度中的與有源區(qū)類似的區(qū)域的損傷狀況來預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響；并根據(jù)上述預(yù)測，人為地干預(yù)并及時修正研磨機(jī)臺，以確保研磨制程的精確控制；由于本發(fā)明提供的所述監(jiān)控硅片上具有一系列圖形密度不同的梯度分布的圖案，其圖形密度范圍涵蓋各種正常產(chǎn)品的情況，從而可得到與實際產(chǎn)品圖形排布相近似的硅片的各區(qū)域的研磨速率漂移情況，以準(zhǔn)確地預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響，以便及時調(diào)整工藝制程，確保制程的穩(wěn)定性，將永久性致命性損傷減少到最低。


圖I為現(xiàn)有監(jiān)控方法下產(chǎn)品有源區(qū)損傷的SEM圖；圖2為現(xiàn)有監(jiān)控方法下產(chǎn)品有源區(qū)損傷對應(yīng)的剖面的SEM圖；圖3為本發(fā)明提供的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法的步驟流程圖；圖4為利用本發(fā)明提供的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法后實際產(chǎn)品的有源區(qū)損傷的SEM圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，該方法通過首先在產(chǎn)品研磨前，采用監(jiān)控硅片定期進(jìn)行研磨監(jiān)控；接著從所述監(jiān)控硅片上的位于不同梯度中的與有源區(qū)類似的區(qū)域的損傷狀況來預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響；并根據(jù)上述預(yù)測，人為地干預(yù)并及時修正研磨機(jī)臺，以確保研磨制程的精確控制；由于本發(fā)明提供的所述監(jiān)控硅片上具有一系列圖形密度不同的梯度分布的圖案，其圖形密度范圍涵蓋各種正常產(chǎn)品的情況，從而可得到與實際產(chǎn)品圖形排布相近似的硅片的各區(qū)域的研磨速率漂移情況，以準(zhǔn)確地預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響，以便及時調(diào)整工藝制程，確保制程的穩(wěn)定性，將永久性致命性損傷減少到最低。請參考圖3，圖3為本發(fā)明提供的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法的步驟流程圖，如圖3所示，本發(fā)明提供的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法包括如下步驟步驟I :在產(chǎn)品研磨前，采用監(jiān)控硅片定期進(jìn)行研磨監(jiān)控，其中，所述監(jiān)控硅片上具有一系列圖形密度不同的梯度分布的圖案，其圖形密度范圍涵蓋各種正常產(chǎn)品的情況；步驟2 :從所述監(jiān)控硅片上的位于不同梯度中的與有源區(qū)類似的區(qū)域的損傷狀況來預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響；步驟3 :根據(jù)上述預(yù)測，人為地干預(yù)并及時修正研磨機(jī)臺，以確保研磨制程的精確控制。 進(jìn)一步地，所述監(jiān)控硅片的設(shè)計方法為首先通過不同梯度的冗余圖形填充排列設(shè)計出一套光刻模板，接著在半導(dǎo)體硅片上得到一系列圖形密度不同的梯度分布設(shè)計的圖案，從而得到所述監(jiān)控硅片。進(jìn)一步地，所述與有源區(qū)類似的區(qū)域為有源區(qū)冗余圖形區(qū)域。進(jìn)一步地，所述研磨工藝為化學(xué)機(jī)械研磨工藝。具體地，通過本發(fā)明提供的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法后，后續(xù)得到的實際產(chǎn)品的有源區(qū)損傷情況如圖4所示，有圖4可知，該實際產(chǎn)品的有源區(qū)在淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝結(jié)束后沒有損傷。綜上所述，本發(fā)明提供了一種淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，該方法通過首先在產(chǎn)品研磨前，采用監(jiān)控硅片定期進(jìn)行研磨監(jiān)控；接著從所述監(jiān)控硅片上的位于不同梯度中的與有源區(qū)類似的區(qū)域的損傷狀況來預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響；并根據(jù)上述預(yù)測，人為地干預(yù)并及時修正研磨機(jī)臺，以確保研磨制程的精確控制；由于本發(fā)明提供的所述監(jiān)控硅片上具有一系列圖形密度不同的梯度分布的圖案，其圖形密度范圍涵蓋各種正常產(chǎn)品的情況，從而可得到與實際產(chǎn)品圖形排布相近似的硅片的各區(qū)域的研磨速率漂移情況，以準(zhǔn)確地預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響，以便及時調(diào)整工藝制程，確保制程的穩(wěn)定性，將永久性致命性損傷減少到最低。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 在產(chǎn)品研磨前，采用監(jiān)控硅片定期進(jìn)行研磨監(jiān)控，其中，所述監(jiān)控硅片上具有一系列圖形密度不同的梯度分布的圖案，其圖形密度范圍涵蓋各種正常產(chǎn)品的情況； 從所述監(jiān)控硅片上的位于不同梯度中的與有源區(qū)類似的區(qū)域的損傷狀況來預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響； 根據(jù)上述預(yù)測，人為地干預(yù)并及時修正研磨機(jī)臺，以確保研磨制程的精確控制。
2.如權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，其特征在于，所述監(jiān)控硅片的設(shè)計方法為首先通過不同梯度的冗余圖形填充排列設(shè)計出一套光刻模板，接著在半導(dǎo)體硅片上得到一系列圖形密度不同的梯度分布設(shè)計的圖案，從而得到所述監(jiān)控硅片。
3.如權(quán)利要求2所述的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，其特征在于，所述與有源區(qū)類似的區(qū)域為有源區(qū)冗余圖形區(qū)域。
4.如權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，其特征在于，所述研磨工藝為化學(xué)機(jī)械研磨工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淺溝槽隔離技術(shù)研磨工藝的監(jiān)測方法，該方法通過首先在產(chǎn)品研磨前，采用監(jiān)控硅片定期進(jìn)行研磨監(jiān)控；接著從所述監(jiān)控硅片上的位于不同梯度中的與有源區(qū)類似的區(qū)域的損傷狀況來預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響；并根據(jù)上述預(yù)測，人為地干預(yù)并及時修正研磨機(jī)臺，以確保研磨制程的精確控制；由于本發(fā)明提供的所述監(jiān)控硅片上具有一系列圖形密度不同的梯度分布的圖案，其圖形密度范圍涵蓋各種正常產(chǎn)品的情況，從而可得到與實際產(chǎn)品圖形排布相近似的硅片的各區(qū)域的研磨速率漂移情況，以準(zhǔn)確地預(yù)測產(chǎn)品可能將要受到的研磨影響，以便及時調(diào)整工藝制程，確保制程的穩(wěn)定性，將永久性致命性損傷減少到最低。
文檔編號B24B37/005GK102794699SQ20121033554
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者王哲, 文靜, 張旭升, 張傳民 申請人:上海華力微電子有限公司