[發明專利]一種半導體深孔刻蝕后的工藝監控方法

在審

• 申請號: 201410345705.7
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN105304514A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 楊濤;李亭亭;洪培真;李俊峰;趙超
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 北京漢昊知識產權代理事務所(普通合伙) 11370
• 代理人: 朱海波

技術領域

本發明涉及半導體制造工藝，特別地，涉及一種半導體深孔刻蝕后的工藝監控方法。

技術背景

隨著半導體技術的發展，多芯片疊層封裝已成為超越摩爾定律的一個重要應用方向。其中，在多芯片疊層封裝工藝中，對硅片進行深孔硅刻蝕(throughsiliconvia,TSV)已成為必不可少的重要工藝之一。TSV刻蝕工藝形成的硅深孔結構見圖1。其中，在很多應用要求硅刻蝕深度較大，縱寬比甚至達到20:1。如何對刻蝕的深度進行有效表征，是TSV集成工藝面臨的一個實際問題。

最直觀的方法是通過掃描電子顯微鏡看硅深孔刻蝕后的晶圓的橫截面，但這種方法對晶圓具有破壞性，并且反饋結果很慢，無法直接用于量產時對制程的有效監控。為此，急需一種直觀的，對晶圓無損傷的快速監控方法，來判斷硅深孔刻蝕后刻蝕的深度是否達到工藝要求。

發明內容

本發明提供了一種半導體深孔刻蝕后的工藝監控方法，采用無損傷的高精度質量量測方法間接表征硅深孔刻蝕深度是否達到工藝要求，快速、準確且不損傷晶圓結構。具體的，該方法包括以下步驟：

a.提供具有預定形狀和尺寸的測試結構；

b.測量所述測試結構的質量，得到容差范圍；

c.測量待監控晶圓的質量，并與所述容差范圍進行比較，若待監控晶圓的質量值在容差范圍內，則認為深孔的刻蝕深度已經達到要求；若不在容差范圍內，則深孔的刻蝕深度沒有達到工藝要求，需要對刻蝕工藝條件進行調整。

其中，在步驟b前包括步驟b1：對于給定型號的晶圓，通過掃描電子顯微鏡進行分析，確定晶圓硅深孔刻蝕后深度范圍是否達到工藝要求，若達到工藝要求，則進行步驟b。

其中，所述步驟b的具體方法為:對于給定型號的晶圓，測量多批次該晶圓深孔刻蝕完成后的質量，得到深孔刻蝕完成后的質量的變化范圍，并根據測量結果定義晶圓在深孔刻蝕后質量的量測目標及容差范圍。

本發明還提供了一種半導體深孔刻蝕后的工藝監控方法，包括以下步驟：

a.提供具有預定形狀和尺寸的測試結構；

b.測量所述測試結構在深孔刻蝕完成前后的質量差，得到容差范圍；

c.測量待監控晶圓刻蝕前后的質量差與所述容差范圍進行比較，若待監控晶圓刻蝕前后的質量差在容差范圍內，則認為深孔的刻蝕深度已經達到要求；若不在容差范圍內，則深孔的刻蝕深度沒有達到工藝要求，需要對刻蝕工藝條件進行調整。

其中，其中在步驟b前包括步驟b1：對于給定型號的晶圓，通過掃描電子顯微鏡進行分析，確定晶圓硅深孔刻蝕后深度范圍是否達到工藝要求，若達到工藝要求，則進行步驟b。

其中，對于給定的晶圓，所述測試結構在深孔刻蝕完成前后的質量差的測量方法為：

d1.在深孔刻蝕前，測量晶圓質量，得到晶圓質量前值；

d2.在深孔刻蝕后，測量晶圓質量，得到晶圓質量后值；

d4.通過質量量測設備自動計算出質量差值。

其中，在所述步驟b中，對于給定型號的晶圓，測量多批次該晶圓深孔刻蝕完成后的質量差，得到深孔刻蝕完成后的質量差的變化范圍，并根據測量結果定義晶圓在深孔刻蝕后質量的量測目標及容差范圍。

本發明采用無損傷的高精度質量量測方法，通過測量硅深孔硅刻蝕后的質量，來間接表征硅深孔刻蝕深度是否達到工藝要求。晶圓整片測量，不需要特定測試結構，方便快捷；且反饋結果直觀，快速，準確，且對晶圓無損傷。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1是根據本發明的一個具體實施方式中的測量結構。

具體實施方式

本發明提供了半導體深孔刻蝕后的工藝監控方法，采用無損傷的高精度質量量測方法間接表征硅深孔刻蝕深度是否達到工藝要求，快速、準確且不損傷晶圓結構。為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施例作詳細描述。

下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發明。此外，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發明。