优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法[发明专利]

*CN102983096A*

(10)申请公布号 CN 102983096 A(43)申请公布日 2013.03.20

(12)发明专利申请

(21)申请号 201210501020.8(22)申请日 2012.11.29

(71)申请人上海华力微电子有限公司

地址201203 上海市浦东新区张江高科技园

区高斯路497号(72)发明人许进 王国兵 唐在峰 吕煜坤

张旭昇(74)专利代理机构上海思微知识产权代理事务

所(普通合伙) 31237

代理人陆花(51)Int.Cl.

H01L 21/762(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页权利要求书1页 说明书4页 附图3页

(54)发明名称

优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法(57)摘要

本发明公开了一种优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，该方法通过先调整刻蚀时间以获得不同刻蚀时间下的不同顶部圆化弧度形貌的浅沟槽，并进行顶部圆化弧度测量，建立浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系；然后根据器件的电性规格与浅沟槽顶部圆化弧度之间的趋势，得到不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度；最后，根据不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度以及浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系，计算并调节刻蚀时间，以精确控制并稳定器件的浅沟槽顶部圆化弧度。从而改变了以往只能粗略评估浅槽隔离顶部形貌的缺点，实现了精确控制在线制品的形貌和最终的电性，大大提高浅槽隔离开发效率和产品良率的方法。

CN 102983096 ACN 102983096 A

权 利 要 求 书

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1.一种优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：在对浅槽隔离进行顶部刻蚀时，调整刻蚀时间以获得不同刻蚀时间下的不同顶部圆化弧度形貌的浅沟槽；

对不同刻蚀时间下得到的不同顶部圆化弧度形貌的浅沟槽进行顶部圆化弧度测量，建立浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系；

根据器件的电性规格与浅沟槽顶部圆化弧度之间的趋势，得到不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度；

根据不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度以及浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系，计算并调节刻蚀时间，以精确控制并稳定器件的浅沟槽顶部圆化弧度。

2.如权利要求1所述的优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，其特征在于，所述顶部圆化弧度测量采用的是光学线宽测量仪。

3.如权利要求1所述的优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，其特征在于，所述电性规格指的是器件的击穿电压。

4.如权利要求1所述的优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，其特征在于，所述浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系由以下公式定义：

T=b*H;其中，T为刻蚀时间；H为浅沟槽顶部圆化弧度；b为计算系数。5.如权利要求4所述的优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，其特征在于，所述器件的电性规格与浅沟槽顶部圆化弧度之间的趋势由以下公式定义：

H=a*W;其中，H为浅沟槽顶部圆化弧度；W为器件的电性规格；a为计算系数。

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CN 102983096 A

说 明 书

优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法

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技术领域

[0001]

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法

背景技术

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，尤其当浅槽隔离形貌中底部和顶部拐角不够圆化时，很容易出现漏电现象，最终导致器件失效，而且圆化程度对器件的电性有着重要影响。[0003] 在65nm及以下的工艺技术中，为提高电路性能，获得更高的器件密度，使用和发展了浅槽隔离技术，沟槽的深度和形貌对器件有着以下极其重要的影响：[0004] 1）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，尤其当浅槽隔离形貌中底部和顶部拐角不够圆化时，很容易出现漏电现象，甚至能导致器件击穿（punch through），最终导致器件失效，而且圆化程度对器件的电性有着重要影响，其中，顶部拐角ɑ如图1所示，器件击穿电压与顶部拐角圆化弧度之间的关系如图2所示；

[0005] 2）沟槽的形貌（角度，侧壁光滑度，底部的圆滑度等等）对后续工艺以致最终的器件影响很大。[0006] 然而，在浅槽隔离工艺技术日趋成熟的同时存在着以下的一些问题：[0007] 1）产品刻蚀的过程中，由于刻蚀腔体的氛围，参数的漂移等不确定因素的改变，容易造成沟槽的顶部圆化的弧度远离设定的规格。目前，在线是无法测量圆化程度，只能在产品最后电性测试时才能发现，从而导致在线的大批制品的电性漂移，良率低下而无法弥补；

[0008] 2）在已知制品电性漂移的情况下，由于以往没有监测浅槽隔离顶部圆化，在线调整没有依据，使得无法对程式进行精确快速调整，导致产品断线以致影响产能，给生产带来巨大的损失；

[0009] 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，无法测量浅槽隔离顶部弧度和角度的弊端，因而无法准确反馈实际信息。

[0010] 而光学线宽测量仪，是通过分析吸收得到的从样品表面反射回来的光谱曲线所含的信息，以达到测量的目的。由于光学的特殊性质，其不仅可以测量样品的线宽，还可以测量膜厚和形貌等，对圆弧测量有十分强大的功能。[0011] 因此，如何优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，以精确控制在线制品的浅沟槽进行顶部圆化弧度和最终的电性成为目前业界亟需解决的技术问题。

[0002]

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，以精确控制在线制品

的浅沟槽进行顶部圆化弧度和最终的电性。

[0012]

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说 明 书

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为解决上述问题，本发明提出一种优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，该方法包括如

下步骤：

[0014] 在对浅槽隔离进行顶部刻蚀时，调整刻蚀时间以获得不同刻蚀时间下的不同顶部圆化弧度形貌的浅沟槽；

[0015] 对不同刻蚀时间下得到的不同顶部圆化弧度形貌的浅沟槽进行顶部圆化弧度测量，建立浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系；

[0016] 根据器件的电性规格与浅沟槽顶部圆化弧度之间的趋势，得到不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度；

[0017] 根据不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度以及浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系，计算并调节刻蚀时间，以精确控制并稳定器件的浅沟槽顶部圆化弧度。[0018] 可选的，所述顶部圆化弧度测量采用的是光学线宽测量仪。[0019] 可选的，所述电性规格指的是器件的击穿电压。[0020] 可选的，所述浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系由以下公式定义：[0021] T=b*H;[0022] 其中，T为刻蚀时间；H为浅沟槽顶部圆化弧度；b为计算系数。[0023] 可选的，所述器件的电性规格与浅沟槽顶部圆化弧度之间的趋势由以下公式定义：

[0024] H=a*W;[0025] 其中，H为浅沟槽顶部圆化弧度；W为器件的电性规格；a为计算系数。与现有技术相比，本发明通过先调整刻蚀时间以获得不同刻蚀时间下的不同顶部圆化弧度形貌的浅沟槽，并进行顶部圆化弧度测量，建立浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系；然后根据器件的电性规格与浅沟槽顶部圆化弧度之间的趋势，得到不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度；最后，根据不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度以及浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系，计算并调节刻蚀时间，以精确控制并稳定器件的浅沟槽顶部圆化弧度。从而改变了以往只能粗略评估浅槽隔离顶部形貌的缺点，实现了精确控制在线制品的形貌和最终的电性，大大提高浅槽隔离开发效率和产品良率的方法。

[0026]

附图说明

[0027] 图1为浅沟槽顶部圆化弧度拐角的示意图；

[0028] 图2为器件击穿电压与顶部拐角圆化弧度之间的关系示意图；

[0029] 图3为本发明实施例提供的优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法的流程图；[0030] 图4为现有的调整优化一个浅槽隔离的刻蚀程式的流程图；

[0031] 图5为本发明实施例提供的调整优化一个浅槽隔离的刻蚀程式的流程图。具体实施方式

[0032] 以下结合具体实施例对本发明提出的优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

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说 明 书

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本发明的核心思想在于，提供一种优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法，该方法通过先

调整刻蚀时间以获得不同刻蚀时间下的不同顶部圆化弧度形貌的浅沟槽，并进行顶部圆化弧度测量，建立浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系；然后根据器件的电性规格与浅沟槽顶部圆化弧度之间的趋势，得到不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度；最后，根据不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度以及浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系，计算并调节刻蚀时间，以精确控制并稳定器件的浅沟槽顶部圆化弧度。从而改变了以往只能粗略评估浅槽隔离顶部形貌的缺点，实现了精确控制在线制品的形貌和最终的电性，大大提高浅槽隔离开发效率和产品良率的方法。[0034] 请参考图3，图3为本发明实施例提供的优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法的流程图，如图3所示，本发明实施例提供的优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法包括如下步骤：[0035] 在对浅槽隔离进行顶部刻蚀时，调整刻蚀时间以获得不同刻蚀时间下的不同顶部圆化弧度形貌的浅沟槽；

[0036] 对不同刻蚀时间下得到的不同顶部圆化弧度形貌的浅沟槽进行顶部圆化弧度测量，建立浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系；具体的，所述顶部圆化弧度测量采用的是光学线宽测量仪；[0037] 根据器件的电性规格，具体的，根据器件的击穿电压与浅沟槽顶部圆化弧度之间的趋势，得到不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度；

[0038] 根据不同电性规格的器件实际对应的浅沟槽顶部圆化弧度以及浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系，计算并调节刻蚀时间，以精确控制并稳定器件的浅沟槽顶部圆化弧度。[0039] 其中，所述浅沟槽顶部圆化弧度与刻蚀时间之间的对应关系由以下公式定义：[0040] T=b*H;

[0041] 在该式中，T为刻蚀时间；H为浅沟槽顶部圆化弧度；b为计算系数。[0042] 其中，所述器件的电性规格与浅沟槽顶部圆化弧度之间的趋势由以下公式定义：[0043] H=a*W;

[0044] 在该式中，H为浅沟槽顶部圆化弧度；W为器件的电性规格；a为计算系数。

[0045] 关于采用本发明实施例提供的优化浅槽隔离刻蚀工艺的方法带来的效果请参考图4及图5，其中，图4为现有的调整优化一个浅槽隔离的刻蚀程式的流程图，其对刻蚀制程的监控区间如图4中虚线框内所示，图5为本发明实施例提供的调整优化一个浅槽隔离的刻蚀程式的流程图，其对刻蚀制程的监控区间如图5中虚线框内所示，经计算，在目前的技术条件下，整个刻蚀程式的优化需要3~4个循环来调整程式，每个循环的跨度为1个月，因而调整优化一个浅槽隔离的刻蚀程式需要将近3个月的时间。因此，采用现有的调整优化一个浅槽隔离的刻蚀程式不仅浪费人力与物力资源，而且不能精确控制。[0046] 而当引入本发明实施例提供的光学线宽测量仪后，整个刻蚀程式的优化只需要1~2个循环来调整程式，每个循环只需3天，因此，整个周期可以缩短至1个星期，从而可以大大节约人力与物力的支出，并且可以精确控制。并且本发明实施例提供的方法通过利用光学线宽测量仪来量测沟槽顶部圆化的值，以及通过沟槽顶部圆化的值与电性之间的关系来及时的判断沟槽顶部的形貌是否在规格范围之内。若超过规格，在线及时快速反馈和调整浅槽隔离顶部圆化刻蚀时间，精确控制并稳定在线产品沟槽顶部圆化弧度以获得稳定的

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说 明 书

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电性结果。

[0047] 显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

图3

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说 明 书 附 图

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图4

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说 明 书 附 图

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图5

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