[發(fā)明專(zhuān)利]兩次刻蝕成型圖形的關(guān)鍵尺寸的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210344778.5
• 申請(qǐng)日: 2012-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103681250A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭曉波;李偉峰;孟鴻林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/027
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/027;G03F7/20
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝，涉及一種關(guān)鍵尺寸的控制方法，尤其涉及一種兩次刻蝕成型圖形的關(guān)鍵尺寸的控制方法。

背景技術(shù)

關(guān)鍵尺寸(CD:Critical?Dimension)和套刻精度(overlay)是集成電路工藝中非常重要的兩項(xiàng)在線監(jiān)控參數(shù)，其中CD用于監(jiān)控光刻和刻蝕以后圖形的大小，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一般都是使用CDSEM(關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡)來(lái)測(cè)量監(jiān)控圖形的CD，當(dāng)所監(jiān)控的圖形CD超過(guò)所要求的規(guī)格時(shí)，一般通過(guò)調(diào)節(jié)光刻曝光時(shí)的能量來(lái)調(diào)節(jié)監(jiān)控圖形的CD，使之滿足所要求的規(guī)格。而overlay用于監(jiān)控當(dāng)層圖形和前層圖形的對(duì)準(zhǔn)(或套刻)情況，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一般通過(guò)光學(xué)方法量測(cè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的上下兩層套刻標(biāo)記(Overlay?Mark)的中心偏移量來(lái)監(jiān)控overlay，當(dāng)overlay超過(guò)所要求的規(guī)格時(shí)，一般通過(guò)對(duì)當(dāng)前層光刻曝光時(shí)的套刻參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑏?lái)調(diào)節(jié)光刻之后圖形的overlay，使之滿足所要求的規(guī)格。

對(duì)于某些特殊的半導(dǎo)體器件，需要制備對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的圖形，而根據(jù)工藝需求，該對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的圖形需通過(guò)兩次刻蝕形成，如圖1所示的具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件部分工藝完成后的示意圖，要求左邊的多晶硅401和右邊的多晶硅402具有相同的CD，因?yàn)樽筮叺牡诙⑷雽?01和右邊的第二注入層602是分別以左邊的多晶硅401和右邊的多晶硅402作為阻擋層之一而注入形成的，所以如果左邊的多晶硅401和右邊的多晶硅402的CD不一致，將會(huì)使得左邊的第二注入層601和右邊的第二注入層602形成的位置也不對(duì)稱(chēng)，并導(dǎo)致左邊的溝道長(zhǎng)度L1和右邊的溝道長(zhǎng)度L2不同，最終影響產(chǎn)品的性能。

為了形成如圖1所示的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)器件，一般使用以下步驟來(lái)完成：(1)在已完成溝道200工藝的硅片上生長(zhǎng)二氧化硅薄膜層300和多晶硅薄膜層(圖中未示出完整的多晶硅薄膜層，只示出刻蝕以后的左邊的多晶硅401和右邊的多晶硅402)；(2)第一圖形層的光刻，CD和overlay的測(cè)量；(3)第一圖形層的多晶硅薄膜刻蝕、注入，形成第一注入層500；(4)第二圖形層的光刻，CD和overlay的測(cè)量，并將overlay的測(cè)量值反饋到第二圖形層的光刻機(jī)，通過(guò)光刻機(jī)的overlay補(bǔ)正系統(tǒng)修正下一批次硅片的第二圖形層的overlay；(5)第二圖形層的多晶硅薄膜刻蝕，形成含對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的左邊多晶硅401和右邊多晶硅402的圖形；(6)第三圖形層光刻，然后再同時(shí)以光刻膠圖形以及左邊的多晶硅401和右邊的多晶硅402作為注入阻擋層進(jìn)行注入工藝，經(jīng)退火后分別形成左邊的第二注入層601和右邊的第二注入層602。由上述步驟可知，有兩個(gè)因素影響左邊的多晶硅401和右邊的多晶硅402的CD，一是步驟(4)中第二圖形層對(duì)第一圖形層的套刻精度，二是步驟(5)中刻蝕速率的均一性。對(duì)于第一個(gè)因素，在步驟(4)已通過(guò)光刻機(jī)的overlay補(bǔ)正系統(tǒng)進(jìn)行了修正，但是對(duì)于第二個(gè)因素，上述工藝流程并沒(méi)有考慮到，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于周邊圖形的影響(圖形密度不一樣)以及刻蝕本身工藝條件的限制，會(huì)使得在刻蝕形成左邊的多晶硅401和右邊的多晶硅402過(guò)程中，兩者的刻蝕速率不同，從而導(dǎo)致左邊的多晶硅401和右邊的多晶硅402的CD不同。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種兩次刻蝕成型圖形的關(guān)鍵尺寸的控制方法，即可以解決因?yàn)楣饪烫卓叹炔患褜?dǎo)致的刻蝕后對(duì)稱(chēng)圖形CD不一致的問(wèn)題，又可以解決因?yàn)榭涛g速率不同導(dǎo)致的刻蝕后對(duì)稱(chēng)圖形CD不一致的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種兩次刻蝕成型圖形的關(guān)鍵尺寸的控制方法，包括步驟如下：

(1)在硅片上生長(zhǎng)薄膜層；

(2)第一圖形層的光刻，關(guān)鍵尺寸和套刻精度的測(cè)量；

(3)第一圖形層的刻蝕，光刻膠去除；

(4)第二圖形層的光刻，關(guān)鍵尺寸和套刻精度的測(cè)量；

(5)第二圖形層的刻蝕，形成對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的圖形；

(6)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)圖形的關(guān)鍵尺寸的測(cè)量；

(7)將上述對(duì)稱(chēng)圖形的關(guān)鍵尺寸差異折算成第二圖形層的套刻精度；

(8)將上述折算后的第二圖形層的套刻精度反饋到第二圖形層的光刻機(jī)，通過(guò)光刻機(jī)的套刻精度補(bǔ)正系統(tǒng)修正下一批次硅片的第二圖形層的套刻精度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)上述對(duì)稱(chēng)圖形的關(guān)鍵尺寸的控制。

在步驟(1)中，所述的硅片是光片，或者是已完成一些半導(dǎo)體常見(jiàn)工藝的硅片。優(yōu)選的，所述的硅片是已經(jīng)完成了導(dǎo)通溝槽制造工藝的硅片。