[發明專利]有源區頂部圓滑度的模擬檢測方法

有效

• 申請號: 201711121971.1
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN108063098B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 聶鈺節;黃達斐;昂開渠;江旻;唐在峰
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發明公開了一種有源區頂部圓滑度的模擬檢測方法，包括步驟：步驟一、提取產品晶片的淺溝槽的刻蝕工藝中的圓滑修飾步驟的參數；步驟二、提供一測試晶片，在測試晶片上定義出區域大小相同的淺溝槽形成區域；步驟三、采用圓滑修飾步驟作為測試晶片中的淺溝槽的刻蝕工藝并形成測試晶片中的淺溝槽，用以模擬產品晶片的有源區的頂部圓滑區；步驟四、測量測試晶片中的淺溝槽的邊緣形貌的角度，通過角度檢測產品晶片上的有源區的頂部圓滑度。本發明能實現對有源區頂部圓滑度的實時檢測，并能在有源區頂部圓滑度發生偏離時進行工藝調控。

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路制造方法，特別是涉及一種有源區頂部圓滑度的模擬檢測方法。

背景技術

隨著超大規模集成電路飛速發展，MOS器件的尺寸不斷地減小。在器件尺寸等比例縮小的同時，工作電壓卻沒有相應地等比縮小，從而使工作區中的電場強度增大；另一方面，因淺溝槽刻蝕中存在缺陷、形貌不圓滑或側壁連接不順暢等原因，出現局部電場集中，容易產生內部放電而形成許多導電通道。特別是在淺溝槽頂部不圓滑的情況下，生長于尖端的原位水汽生成(ISSG)氧化層厚度會變薄，局部壓力驟增，工作區電子更容易遷移，從而形成漏電流，嚴重影響器件電路的電學特性和可靠性。

淺溝槽隔離(STI)結構的邊緣漏電主要是由于尖銳的淺溝槽頂角是柵極電場變得集中，導致邊緣處閾值電壓降低，而產生一個低閾值通路。特別是尖角區域，電荷分布密度增加，產生的電場強度最大，較小的柵極電壓就會引起反型。而更圓滑的STI頂角能讓電子分布區域均勻，電場強度也均勻分布，從而有效降低漏電，使器件更加趨于理想化，即只有在達到閾值電壓的時候才能開啟。

STI的淺溝槽頂部的曲率半徑與尖端放電的模型能通過軟件模擬，如圖1A所示，是STI的淺溝槽的頂部曲率半徑與局部壓力關系軟件模擬圖一；如圖1B所示，是STI的淺溝槽的頂部曲率半徑與局部壓力關系軟件模擬圖一；圖1A中的STI的淺溝槽頂部的曲率半徑為40納米，而圖1B中的STI的淺溝槽頂部的曲率半徑為4納米；可以看出圖1A的STI的淺溝槽頂部對應的局部壓力為6.0E8Pa，而圖1B的STI的淺溝槽頂部對應的局部壓力為8.6E8Pa；所以，STI的淺溝槽頂部的曲率半徑越大，局部壓力越小，漏電越小。

因為，有源區(Active Area，AA)是通過STI隔離出來的結構，故STI的淺溝槽頂部也即為有源區的頂部，因此，為將AA頂部尖端漏電降低，AA頂部會逐漸朝著曲率半徑大方向發展，但是在大規模量產過程中如何實時測試AA頂部圓滑度還沒有一個準確可行的方法，有從刻蝕腔體的刻蝕速率和腔體上電極溫度等方面來模擬AA頂部曲率半徑，但這都無法做到實時在線檢測功能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種有源區頂部圓滑度的模擬檢測方法，能實現對有源區頂部圓滑度的實時檢測，并能在有源區頂部圓滑度發生偏離時進行工藝調控。

為解決上述技術問題，本發明提供的有源區頂部圓滑度的模擬檢測方法包括如下步驟：

步驟一、產品晶片的有源區由淺溝槽場氧隔離，在淺溝槽場氧的淺溝槽的主刻蝕工藝完成后，還包括一個對所述有源區的頂部進行圓滑的圓滑修飾步驟，提取所述圓滑修飾步驟的參數。

步驟二、提供一測試晶片，采用所述產品晶片的淺溝槽的相同的光刻工藝在所述測試晶片上定義出區域大小相同的淺溝槽形成區域。

步驟三、采用步驟一提取的所述圓滑修飾步驟作為所述測試晶片中的淺溝槽的刻蝕工藝并形成所述測試晶片中的淺溝槽，用所述測試晶片的淺溝槽模擬所述產品晶片的有源區的頂部圓滑區。

步驟四、測量所述測試晶片中的淺溝槽的邊緣形貌的角度，通過該角度檢測所述產品晶片上的有源區的頂部圓滑度。

進一步的改進是，步驟四中通過光學線寬測量儀(Optical Critical Dimension，OCD)測試所述測試晶片中的淺溝槽的邊緣形貌的角度。