一种半导体深孔刻蚀后的工艺监控方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体深孔刻蚀后的工艺监控方法，包括以下步骤：a.提供具有预定形状和尺寸的测试结构；b.测量所述测试结构的质量，得到容差范围；c.测量待监控晶圆的质量，并与所述容差范围进行比较，若待监控晶圆的质量值在容差范围内，则认为深孔的刻蚀深度已经达到要求；若不在容差范围内，则深孔的刻蚀深度没有达到工艺要求，需要对刻蚀工艺条件进行调整。本发明专利技术采用无损伤的高精度质量量测方法，通过测量硅深孔硅刻蚀后的质量，来间接表征硅深孔刻蚀深度是否达到工艺要求。晶圆整片测量，不需要特定测试结构，方便快捷；且反馈结果直观，快速，准确，且对晶圆无损伤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工艺，特别地，涉及。技术背景随着半导体技术的发展，多芯片叠层封装已成为超越摩尔定律的一个重要应用方向。其中，在多芯片叠层封装工艺中，对娃片进行深孔娃刻蚀(through silicon via, TSV)已成为必不可少的重要工艺之一。TSV刻蚀工艺形成的硅深孔结构见图1。其中，在很多应用要求硅刻蚀深度较大，纵宽比甚至达到20:1。如何对刻蚀的深度进行有效表征，是TSV集成工艺面临的一个实际问题。最直观的方法是通过扫描电子显微镜看硅深孔刻蚀后的晶圆的横截面，但这种方法对晶圆具有破坏性，并且反馈结果很慢，无法直接用于量产时对制程的有效监控。为此，急需一种直观的，对晶圆无损伤的快速监控方法，来判断硅深孔刻蚀后刻蚀的深度是否达到工艺要求。
技术实现思路
本专利技术提供了，采用无损伤的高精度质量量测方法间接表征硅深孔刻蚀深度是否达到工艺要求，快速、准确且不损伤晶圆结构。具体的，该方法包括以下步骤:a.提供具有预定形状和尺寸的测试结构；b.测量所述测试结构的质量，得到容差范围；c.测量待监控晶圆的质量，并与所述容差范围进行比较，若待监控晶圆的质量值在容差范围内，则认为深孔的刻蚀深度已经达到要求；若不在容差范围内，则深孔的刻蚀深度没有达到工艺要求，需要对刻蚀工艺条件进行调整。其中，在步骤b前包括步骤b 1:对于给定型号的晶圆，通过扫描电子显微镜进行分析，确定晶圆硅深孔刻蚀后深度范围是否达到工艺要求，若达到工艺要求，则进行步骤b。其中，所述步骤b的具体方法为:对于给定型号的晶圆，测量多批次该晶圆深孔刻蚀完成后的质量，得到深孔刻蚀完成后的质量的变化范围，并根据测量结果定义晶圆在深孔刻蚀后质量的量测目标及容差范围。本专利技术还提供了，包括以下步骤: a.提供具有预定形状和尺寸的测试结构；b.测量所述测试结构在深孔刻蚀完成前后的质量差，得到容差范围；c.测量待监控晶圆刻蚀前后的质量差与所述容差范围进行比较，若待监控晶圆刻蚀前后的质量差在容差范围内，则认为深孔的刻蚀深度已经达到要求；若不在容差范围内，则深孔的刻蚀深度没有达到工艺要求，需要对刻蚀工艺条件进行调整。其中，其中在步骤b前包括步骤bl:对于给定型号的晶圆，通过扫描电子显微镜进行分析，确定晶圆硅深孔刻蚀后深度范围是否达到工艺要求，若达到工艺要求，则进行步骤b。其中，对于给定的晶圆，所述测试结构在深孔刻蚀完成前后的质量差的测量方法为:dl.在深孔刻蚀前,测量晶圆质量,得到晶圆质量前值；d2.在深孔刻蚀后,测量晶圆质量,得到晶圆质量后值；d4.通过质量量测设备自动计算出质量差值。其中，在所述步骤b中，对于给定型号的晶圆，测量多批次该晶圆深孔刻蚀完成后的质量差，得到深孔刻蚀完成后的质量差的变化范围，并根据测量结果定义晶圆在深孔刻蚀后质量的量测目标及容差范围。本专利技术采用无损伤的高精度质量量测方法，通过测量硅深孔硅刻蚀后的质量，来间接表征硅深孔刻蚀深度是否达到工艺要求。晶圆整片测量，不需要特定测试结构，方便快捷；且反馈结果直观，快速，准确，且对晶圆无损伤。【附图说明】通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1是根据本专利技术的一个【具体实施方式】中的测量结构。【具体实施方式】本专利技术提供了半导体深孔刻蚀后的工艺监控方法，采用无损伤的高精度质量量测方法间接表征硅深孔刻蚀深度是否达到工艺要求，快速、准确且不损伤晶圆结构。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施例作详细描述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。本专利技术采用无损伤的高精度质量量测方法，通过测量硅深孔硅刻蚀后的质量，来间接表征硅深孔刻蚀深度是否达到工艺要求，不需要破坏晶圆，简单迅速。本专利技术中的深孔刻蚀工艺包括但不限于集成电路芯片叠层封装，任何特征满足形成深孔结构均可采用本专利技术中的方法进行工艺监控。由附图1可以得知，在硅深孔刻蚀后，晶圆质量将明显减小，基于此种原理，本专利技术将通过测量晶圆在硅深孔刻蚀后的质量，来监控硅深孔刻蚀工艺是否达到工艺要求，进而判断该工艺是否合格。具体的，该方法包括以下步骤:首先，提供具有预定形状和尺寸的测试结构。具体的，首先:在衬底上形成硅深孔刻蚀需要的硬掩膜或光刻胶层，常用的硬掩膜是氧化硅层；使用硬掩膜的目的在于获得更大深度的硅深孔，否则需要非常厚的光刻胶，这在光刻工艺中是很难得到很好的刻蚀效果的；优选的，在本实施例中，所述掩膜采用的是硬掩膜；接下来，在所述硬掩膜上涂覆光刻胶并曝光显影；而后进行硬掩膜刻蚀，打开硬掩膜，露出硅衬底；在后进行硅深孔刻蚀，在去胶清洗后得到需要的硅深孔图形。接下来，测量所述测试结构的质量，得到容差范围。具体的，首先测量没有图形晶圆的质量作为前置；而后制备测试用的晶圆(即不用于最后切割成芯片产品的备用晶圆)按流程形成硅深孔结构；确定某一产品型号的晶圆在硅深孔刻蚀后(可以针对样片做破坏性的SEM或TEM测试，选取那些硅深孔刻蚀后工艺已经达到要求的晶圆作为样本，这种实验性步骤可称为D0E)晶圆的剩余质量，测量多批次无图形晶圆和硅深孔晶圆多片的数据后，得到硅深孔刻蚀达到工艺要求的晶圆质量减少量或是质量变化的差值；并确定晶圆硅深孔刻蚀后质量减少量或是剩余质量的变化范围。根据上述结果可合理定义晶圆质量减少量或是剩当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体深孔刻蚀后的工艺监控方法，包括以下步骤：a.提供具有预定形状和尺寸的测试结构；b.测量所述测试结构的质量，得到容差范围；c.测量待监控晶圆的质量，并与所述容差范围进行比较，若待监控晶圆的质量值在容差范围内，则认为深孔的刻蚀深度已经达到要求；若不在容差范围内，则深孔的刻蚀深度没有达到工艺要求，需要对刻蚀工艺条件进行调整。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，李亭亭，洪培真，李俊峰，赵超，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11