[發明專利]一種檢測光刻工藝中電荷損傷的方法

在審

• 申請號: 201310627626.0
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104681461A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 沈今楷;李亮;劉春玲
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;G03F7/20
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

技術領域

本發明屬于半導體集成電路制造領域，具體涉及一種半導體集成電路制造中的檢測方法，尤其涉及一種檢測光刻工藝中電荷損傷的方法。

背景技術

光刻是半導體集成電路制造的常用工藝。光刻工藝過程中，顯影劑等化學溶劑與旋轉的晶圓表面發生摩擦時會產生電荷。通常情況下，晶圓表面產生的電荷會通過化學試劑中的離子導電釋放掉，但有時因為光刻條件設置不當，比如晶圓轉速過快，或者化學試劑吐液不暢，會造成晶圓表面局部電荷積聚，在后續濕法工藝中引起局部強烈的電化學反應，在晶圓表面造成損傷（見圖1），引起電路失效或者可靠性降低，從而導致成品率降低或者可靠性風險。

現有的光刻工藝完成后，通常只會量測特征尺寸（CD）和對準（misalignment）是否達到要求，而對于光刻工藝引入的電荷積聚和損傷沒有方便的手段檢測，因此難于及時發現，對于電荷損傷的程度更是難于評估，往往是到芯片制造的最后步驟－電測試才發現，此時不但使芯片報廢，而且造成的時間成本無法彌補。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種檢測光刻工藝中電荷損傷的方法，以光刻工藝過程中更容易產生電荷積聚的圖形作為檢測圖形，方便及時地發現由于光刻條件的缺陷和光刻設備的故障而引入的電荷損傷，從而迅速采取對策避免損失。

為解決上述技術問題，本發明提供一種檢測光刻工藝中電荷損傷的方法，包括如下步驟：

步驟1，在芯片設計時在芯片或者劃片槽中增加檢測圖形；

步驟2，制備相應的光刻版；

步驟3，用帶有檢測圖形的光刻版進行光刻工藝，在檢測圖形區域電荷積聚；

步驟4，進行濕法工藝；

步驟5，對檢測圖形進行缺陷檢測和光刻工藝電荷損傷的評估。

步驟1中，所述檢測圖形是重復周期排列的單元陣列，該單元陣列的行列數分別為：2到10¹⁰⁰，行列數的選擇根據晶圓上可用面積決定，行列數越多檢測效果越好。

步驟1中，所述檢測圖形的單元是圓形，工字形，或者多邊形。

步驟1中，所述檢測單元的邊長范圍在1倍到10倍的最小尺寸，該最小尺寸為設計規則允許的最小尺寸；所述檢測單元的面積為0.0001平方微米到100平方微米。

步驟3中，所述光刻工藝中，光刻膠類型為正膠或者負膠，光刻的特征尺寸：0.001到5微米。

步驟3中，進行光刻工藝時，晶圓襯底是氧化硅（SixOy），氮化硅（SixNy），或者其他硅化合物材料。

步驟4中，所述濕法工藝是濕法刻蝕工藝，濕法去膠工藝，或者是濕法洗凈工藝。

步驟5中，所述缺陷檢測方法是顯微鏡人工鏡檢，或者是自動缺陷檢測；檢測發現缺陷時判定為發生電荷積聚損傷，所述缺陷的分類為：晶圓表面的損傷或者擊穿，硅襯底的擊穿，晶圓上光刻圖形的變形或者缺失。

本發明方法原理：本發明采用與標準MOS(金屬氧化物半導體場效應晶體管，以下簡稱MOS)兼容的工藝，在芯片設計時在芯片或者劃片槽中增加檢測圖形，利用光刻工藝時在檢測圖形區域的電荷積聚，通過檢測后續濕法工藝之后該檢測圖形的變化，監控光刻工藝中電荷積聚損傷的程度。

技術要點：本發明是在通常的半導體芯片設計時，增加容易積聚電荷的檢測圖形，通過光刻和濕法工藝之后檢測圖形的變化，反映該步光刻工藝產生的電荷積聚損傷的程度。

實施效果：采用本發明檢測方法，能夠及時監控光刻工藝過程中電荷積聚損傷的程度，便于評估該步光刻工藝是否達到工藝要求，避免芯片最終失效導致的時間浪費。本發明適用于各種存在光刻和濕法工藝的半導體制造工藝。