浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法技术

本发明专利技术提供一种浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，包括：提供一衬底，所述衬底中形成有浅沟道隔离结构，所述衬底上形成有多晶硅层；刻蚀所述多晶硅层以形成第一沟槽；形成锗硅结构，同时，所述浅沟道隔离结构中形成孔洞缺陷；在所述多晶硅层上形成一介质层，并通过化学机械研磨、刻蚀、湿法清洗工艺去除介质层、多晶硅层、部分厚度的衬底以及部分浅沟道隔离结构以露出所述孔洞缺陷，并对所述孔洞缺陷进行检测。在所述多晶硅层上形成介质层，并进行化学机械研磨工艺，减小了去除所述多晶硅层对所述衬底的压应力，避免所述浅沟道隔离结构中的所述孔洞缺陷遭受挤压，使得该孔洞缺陷的形貌保持完整，保证了该孔洞缺陷后续能够完整地得到检测。

Detection method of hole defect in shallow channel isolation structure

The invention provides a detection method of hole defects in the shallow channel isolation structure, which includes: providing a substrate, forming a shallow channel isolation structure in the substrate, forming a polysilicon layer on the substrate; etching the polysilicon layer to form a first groove; forming a germanium silicon structure, at the same time, forming a hole defect in the shallow channel isolation structure; forming a hole defect on the polysilicon layer Forming a medium layer, and removing the medium layer, polysilicon layer, partial thickness substrate and partial shallow channel isolation structure through chemical mechanical grinding, etching and wet cleaning process to expose the hole defect, and detecting the hole defect. A dielectric layer is formed on the polysilicon layer, and a chemical mechanical grinding process is carried out, which reduces the compressive stress of the polysilicon layer on the substrate, prevents the hole defect in the shallow channel isolation structure from being squeezed, keeps the morphology of the hole defect intact, and ensures that the hole defect can be detected completely in the future.

【技术实现步骤摘要】
浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法。
技术介绍
随着集成电路工艺的发展，半导体器件的尺寸不断微缩。在半导体器件缩小到28nm以下时，为了提高PMOS器件的性能，锗硅工艺成为必不可少的工艺步骤之一。锗硅工艺通常作用于PMOS器件的浅沟道隔离结构之间的源漏区域，通过对浅沟道隔离结构产生压应力来提高浅沟道隔离结构的空穴迁移率，从而提高PMOS器件的驱动能力。但是锗硅工艺也带来了很多新的缺陷问题，比如，当锗硅工艺参数偏差较大时，容易引起浅沟道隔离结构压应力异常，从而导致浅沟道隔离结构中形成孔洞缺陷问题。这种孔洞缺陷将导致源漏区域之间的关断电流(PPUIOFF)增大，从而导致数据保持失效，所以浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测工作是建立在线孔洞缺陷监控指标，并为锗硅工艺开发与在线孔洞监控提供有效数据指标的前提，但是由于孔洞缺陷通常位于浅沟道隔离结构中并非所述浅沟道隔离结构表面，这造成如何获取完整形貌的孔洞缺陷成为检测孔洞缺陷的瓶颈问题，所以需要一种新的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，以解决难以检测浅沟道隔离结构中的完整的孔洞缺陷的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，包括：提供一衬底，所述衬底中形成有浅沟道隔离结构，所述衬底上形成有多晶硅层；刻蚀所述多晶硅层以在所述多晶硅层中形成第一沟槽，所述第一沟槽暴露出所述衬底表面；在露出的所述衬底中形成锗硅结构，其中，在形成锗硅结构时，所述浅沟道隔离结构中形成孔洞缺陷；形成介质层，所述介质层填充所述第一沟槽并覆盖所述多晶硅层；通过化学机械研磨工艺去除部分厚度的所述介质层及部分厚度的所述多晶硅层；刻蚀剩余厚度的所述多晶硅层以露出所述衬底；对所述衬底执行湿法清洗工艺以露出所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷；对所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷进行检测。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，使用电子束扫描来检测所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，使用光学扫描来检测所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，所述介质层的材质为氧化硅。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，利用湿法刻蚀工艺刻蚀剩余厚度的所述多晶硅层以露出所述衬底。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，所述多晶硅层的厚度介于之间。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，通过化学机械研磨工艺去除的所述部分厚度的多晶硅层的厚度介于之间。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，所述浅沟道隔离结构的材质为氧化硅。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，利用氢氟酸溶剂对所述衬底执行湿法清洗工艺以去除剩余厚度的介质层、部分厚度的所述浅沟道隔离结构以及部分厚度的所述衬底，从而露出所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，形成所述锗硅结构的步骤包括：刻蚀所述第一沟槽底壁的部分厚度的所述衬底以形成第二沟槽；形成所述锗硅结构，所述锗硅结构填充所述第二沟槽。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，采用化学气相沉积工艺形成所述锗硅结构。可选的，在所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中，沿衬底晶向刻蚀所述第一沟槽底壁的部分厚度的所述衬底以形成第二沟槽。目前，数据保持失效缺陷的PMOS器件内存在源漏区域之间的关断电流异常的情况，研究人员通过透射电子显微镜(TEM)观察发现是由多晶硅层底部的浅沟道隔离结构中存在孔洞缺陷引起的，同时TEM观察结果显示孔洞缺陷位于浅沟道隔离结构中，并且该孔洞缺陷距离浅沟道隔离结构上的多晶硅层较远，并非在浅沟道隔离结构表面。研究人员发现，产生浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的原因是在衬底中形成锗硅结构时锗硅工艺参数偏差较大对浅沟道隔离结构造成异常的压应力，但是目前难以在线进行孔洞缺陷监控与检测，从而难以获得空洞缺陷的有效的数据指标来指导后续的研发和生产工艺。综上，本专利技术提供一种浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，包括：提供一衬底，所述衬底中形成有浅沟道隔离结构，所述衬底上形成有多晶硅层，并刻蚀所述多晶硅层以形成第一沟槽；形成锗硅结构，同时，所述浅沟道隔离结构中形成孔洞缺陷；在所述多晶硅层上形成一介质层，并通过化学机械研磨工艺去除部分厚度的介质层及部分厚度的多晶硅层；刻蚀掉剩余厚度的介质层及多晶硅层；执行湿法清洗工艺以露出所述孔洞缺陷，并对所述孔洞缺陷进行检测。其中，利用所述介质层来填充所述第一沟槽以在所述多晶硅层上形成一平面，使得化学机械研磨该平面时减小了所述多晶硅层对所述衬底的压应力，避免所述浅沟道隔离结构中的所述孔洞缺陷遭受挤压，使得所述孔洞的形貌保持完整，从而保证了所述孔洞缺陷后续能够完整地得到检测；进一步的，通过所述检测方法获取完整的孔洞缺陷的相关信息，能够为锗硅工艺的研发提供有效的数据指标，缩短了产品的研发周期，提高了工作效率，同时也为产线上的在线孔洞监控提供了有效的数据指标，使得量产产品的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷状况得到了实时监控，从而提高了产品良率。附图说明图1是本专利技术实施例的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法流程图；图2、图3、图4、图5(a)、图6、图7、图8和图9(a)是本专利技术实施例的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法中各工艺步骤的半导体结构示意图；图5(b)是本专利技术实施例的图5(a)的半导体结构对应的俯视示意图；图9(b)是本专利技术实施例的图9(a)的半导体结构对应的俯视示意图；其中，附图标记说明：100-衬底，110-浅沟道隔离结构，111-孔洞缺陷；120-多晶硅层，121-剩余厚度的多晶硅层，130-锗硅结构，140-介质层，141-剩余厚度的介质层，200-第一沟槽，210-第二沟槽。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。本专利技术提供一种浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，参考图1，图1是本专利技术实施例的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法流程图，所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法包括：S10：提供一衬底，所述衬底中形成有浅沟道隔离结构，所述衬底上形成有多晶硅层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，其特征在于，包括：/n提供一衬底，所述衬底中形成有浅沟道隔离结构，所述衬底上形成有多晶硅层；/n刻蚀所述多晶硅层以在所述多晶硅层中形成第一沟槽，所述第一沟槽暴露出所述衬底表面；/n在露出的所述衬底中形成锗硅结构，其中，在形成锗硅结构时，所述浅沟道隔离结构中形成孔洞缺陷；/n形成介质层，所述介质层填充所述第一沟槽并覆盖所述多晶硅层；/n通过化学机械研磨工艺去除部分厚度的所述介质层及部分厚度的所述多晶硅层；/n刻蚀剩余厚度的所述多晶硅层以露出所述衬底；/n对所述衬底执行湿法清洗工艺以露出所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷；/n对所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷进行检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，所述衬底中形成有浅沟道隔离结构，所述衬底上形成有多晶硅层；
刻蚀所述多晶硅层以在所述多晶硅层中形成第一沟槽，所述第一沟槽暴露出所述衬底表面；
在露出的所述衬底中形成锗硅结构，其中，在形成锗硅结构时，所述浅沟道隔离结构中形成孔洞缺陷；
形成介质层，所述介质层填充所述第一沟槽并覆盖所述多晶硅层；
通过化学机械研磨工艺去除部分厚度的所述介质层及部分厚度的所述多晶硅层；
刻蚀剩余厚度的所述多晶硅层以露出所述衬底；
对所述衬底执行湿法清洗工艺以露出所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷；
对所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷进行检测。


2.根据权利要求1所述的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，其特征在于，使用电子束扫描来检测所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷。


3.根据权利要求1所述的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，其特征在于，使用光学扫描来检测所述浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷。


4.根据权利要求1所述的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，其特征在于，所述介质层的材质为氧化硅。


5.根据权利要求1所述的浅沟道隔离结构中的孔洞缺陷的检测方法，其特征在于，利用湿法刻蚀工艺刻蚀剩余厚度的所述多晶硅层以露出所述衬底。

【专利技术属性】
技术研发人员：韩俊伟，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31