浅沟槽隔离工艺的监测版图及监测方法技术

一种浅沟槽隔离工艺的监测版图，用于监测浅沟槽隔离的工艺窗口，包括：复数组图案用于监测刻蚀工艺窗口，每一组图案包括复数个间隔分布的线条图形和开口图形，线条图形用于形成有源区，开口图形用于形成浅沟槽隔离；一种应用所述监测版图监测浅沟槽隔离工艺窗口的方法，包括：将所述监测版图通过光刻刻蚀转移半导体基底中形成沟槽，在所述沟槽中沉积介质层并进行平坦化，对刻蚀、沉积、平坦化后的半导体基底分别切割，形成断面，可监测浅沟槽隔离工艺刻蚀、沉积、化学机械研磨的工艺窗口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种浅沟槽隔离工艺的监测 版图及监测方法。
技术介绍
随着半导体器件尺寸的日益减小，特别是进入到65nm甚至更小的技术节 点，器件的结构对制造工艺的影响越来越大，使得对制造工艺的监测变得更 加重要。由于器件尺寸减小，工艺窗口变小，工艺稳定性难以控制，从而使 得工艺维护的难度增大。以浅沟槽隔离(STI)为例，当工艺尺寸从90nm的技 术节点缩小到65nm的技术节点时，依据设计规则(design rule),其深宽比 (aspect ratio)从90nm时的3.5增加到了 65nm时的5，也就是说，沟槽的深度是宽度 的5倍左右，这无论对刻蚀形成沟槽的工艺还是对沟槽进行沉积填充的工艺都 是一个挑战，如何监测刻蚀工艺和沉积填充工艺甚至是后序的平坦化工艺的 工艺窗口，如何监测所述工艺的稳定性也将变得更加的复杂和困难。由于浅 沟槽隔离作为器件之间的隔离区域，刻蚀工艺形成的沟槽深度，应力，轮廓， 沉积填充工艺的填充质量等对器件之间的漏电流、稳定性都有很关键的影响， 因而需要在制造过程中进行监测。例如，由于隔离沟槽工艺需要在硅基底上 刻蚀沟槽，在硅基底中没有刻蚀停止层可以监测刻蚀的沟槽的深度，现有一 般通过刻蚀时间来控制沟槽的深度，然而这需要做大量的试验测试在不同条 件下的刻蚀速度并调整工艺参数，浪费时间，增加费用。专利号为US 6919259 的美国专利公开了一种浅沟槽隔离的刻蚀方法，在其公开的方法中，在硅基底上引入多层氧化层和氮化层作为牺牲层，通过光刻、刻蚀在在牺牲层上形 成开口，以露出硅基底，然后去除光刻时的光刻胶并同时刻蚀所述牺牲层和 开口中的硅基底，所述牺牲层的刻蚀速率是可知的，其与所述硅基底的刻蚀 比也是预知的，通过牺牲层可监测沟槽的刻蚀深度，以此可以监测沟槽的刻 蚀终点，从而可控制刻蚀深度。该方法通过引入牺牲层作为参考层监测沟槽 的刻蚀，然而，由于刻蚀工艺对沟槽的疏密具有较大的依赖性，当待刻蚀的沟槽的疏密程度不同，其刻蚀速率是有所差异的，若沟槽隔离的工艺窗口无 法得知，则所述方法具有较大的局限性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种浅沟槽隔离工艺的监测版图及监测方 法，通过所述监测版图可监测浅沟槽隔离工艺的工艺窗口 。为达到上述目的，本专利技术提供的一种浅沟槽隔离工艺的监测版图，用于监测浅沟槽隔离的工艺窗口，包括复数组图案，每一组图案包括复数个间隔分布的线条图形和开口图形， 所述线条图形用于形成有源区，所述开口图形用于形成浅沟槽隔离。所述复数组图案间，各组图案开口图形的线宽在与待监测技术节点相邻 两技术节点的浅沟槽隔离线宽之间的范围内，按小于待监测技术节点浅沟槽 隔离线宽三分之一的步长变化；所述复数组图案间线条图形的线宽相同，范围为待监测技术节点浅沟槽 隔离线宽的10至40倍，或线条图形的线宽在与待监测技术节点相邻两技术 节点的浅沟槽隔离线宽之间的范围内，按小于待监测技术节点浅沟槽隔离线 宽三分之一的步长变化，或部分组图案间线条图形的线宽相同，部分组图案 间线条图形的线宽在与待监测技术节点相邻两技术节点的浅沟槽隔离线宽之 间的范围内按小于待监测技术节点浅沟槽隔离线宽三分之一的步长变化；所述复数组图案间，开口图形的线宽和线条图形的线宽的变化趋势相同 或相反。所述复数组图案中至少有一组中开口图形线宽大于线条图形线宽的30至 70倍。所述线条图形和开口图形长度为l至3mm。相应的，本专利技术还提供一种监测浅沟槽隔离工艺窗口的方法，包括 将监测版图转移到掩膜板上，所述监测版图包含复数组图案，每一组图案包括复数个间隔分布的线条图形和开口图形，所述线条图形用于形成有源区，开口图形用于形成浅沟槽隔离；将所述掩模板上的监测版图转移到半导体基底中，在所述半导体基底中形成有源区和沟槽；切割所述半导体基底，形成有源区和沟槽的断面，以监测刻蚀工艺窗口。 所述掩膜板的材质为石英，线条为铬材质。 将所述掩模板上的监测版图转移到半导体基底中的步骤为在所述半导体基底表面形成一氧化层；在所述氧化层上形成一氮化硅层；在所述氮化硅层上旋涂光刻胶层；通过曝光显影将所述掩膜板上的监测版图转移到所述光刻胶层中，形成 复数组开口图形，所述开口图形底部露出所述氮化硅层；刻蚀所述未被光刻胶层覆盖的氮化硅层和半导体基底，在所述半导体基 底中形成复数组沟槽。相应的，本专利技术还提供一种监测浅沟槽隔离工艺窗口的方法，包括将监测版图转移到掩膜板上，所述监测版图包含复数组图案，每一组图 案包括复数个间隔分布的线条图形和开口图形，线条图形用于形成有源区， 开口图形用于形成浅沟槽隔离；将所述掩模板上的监测版图转移到半导体基底中，在所述半导体基底中 形成有源区和沟槽；在所述半导体基底中的沟槽中沉积介质层；切割所述半导体基底，形成源区和沟槽中介质层的断面，以监测沉积工 艺窗口。相应的，本专利技术还提供一种监测浅沟槽隔离工艺窗口的方法，包括将监测版图转移到掩膜板上，所述监测版图包含复数组图案，每一组图 案包括复数个间隔分布的线条图形和开口图形，线条图形用于形成有源区， 开口图形用于形成浅沟槽隔离；将所述掩模板上的监测版图转移到半导体基底中，在所述半导体基底中 形成有源区和沟槽；在所述半导体基底中的沟槽中沉积介质层；平坦化所述半导体基底表面；切割所述半导体基底，形成有源区和沟槽中介质层的断面，以监测平坦 化工艺窗口。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术中监测版形的长度仅为2mm，整个监测版图的宽度为10mm。 监测图案占用的面积也仅为2xl0mm2,占用半导体基底面积的较小，能够节 省空间。另外，本监测版图的图形线宽尺寸涵盖了至少两个工艺节点浅沟槽隔离 的线宽，监测范围大。本监测版图的图案设计有疏密不同的开口图形，能够 较大范围的涵盖形成器件的图案尺寸分布，密集线条和稀疏线条能够同时得 到监测。还有，本监测版图可以同时监测刻蚀、沉积及平坦化的工艺窗口，相对 于现有刻蚀、沉积及平坦化工艺的监测需要不同的监测图案及需要摆放在半 导体基底的不同位置，本专利技术图案既节省了空间，又有利于切片时监测图案 的定位寻找，能够使工艺人员很方便的找到监测图案的位置。 附图说明图1至图3为本专利技术浅沟槽隔离监测版图的图案示意图； 图4为本专利技术监测版图应用于浅沟槽隔离刻蚀工艺的监测方法流程图。 具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。当工艺尺寸从卯nm的技术节点缩小到65nm的技术节点时，依据设计规 则(design rule ),浅沟槽隔离(STI)的深宽比(aspect ratio)从90nm时的3.5 增加到了 65nm时的5,加之对于不同的产品其浅沟槽隔离的疏密程度设计不 同，这对沟槽的刻蚀工艺及后续的沉积和平坦化工艺都带来了很大的困难。 如何监测浅沟槽工艺的工艺窗口及工艺的稳定性也将变得很重要。本专利技术给出了一种浅沟槽隔离工艺的监测版图，用于监测浅沟槽隔离的 工艺窗口，包括复数组图案用于监测刻蚀工艺窗口，每一组图案包括复数 个间隔分布的线条图形和开口图形，其中，所述线条图形用于形成有源区， 所述开口图形用于形成浅沟槽隔离。所述复数组图案间，各组图案开口图形的线宽在与待监本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅沟槽隔离工艺的监测版图，用于监测浅沟槽隔离的工艺窗口，包括：复数组图案，每一组图案包括复数个间隔分布的线条图形和开口图形，所述线条图形用于形成有源区，所述开口图形用于形成浅沟槽隔离。

【技术特征摘要】
1、一种浅沟槽隔离工艺的监测版图，用于监测浅沟槽隔离的工艺窗口，包括复数组图案，每一组图案包括复数个间隔分布的线条图形和开口图形，所述线条图形用于形成有源区，所述开口图形用于形成浅沟槽隔离。2、 如权利要求1所述的浅沟槽隔离工艺的监测版图，其特征在于所述 复数组图案间，各组图案开口图形的线宽和线条图形的线宽在与待监测技术 节点相邻两技术节点的浅沟槽隔离线宽之间的范围内，按小于待监测技术节 点浅沟槽隔离线宽三分之 一 的步长变化。3、 如权利要求1所述的浅沟槽隔离工艺的监测版图，其特征在于所述 复数组图案间，各组图案开口图形的线宽在与待监测技术节点相邻两技术节 点的浅沟槽隔离线宽之间的范围内，按小于待监测技术节点浅沟槽隔离线宽 三分之一的步长变化；所述复数组图案间线条图形的线宽相同，范围为待监测技术节点浅沟槽 隔离线宽的10至40倍。4、 如权利要求1所述的浅沟槽隔离工艺的监测版图，其特征在于所述 复数组图案间，各组图案开口图形的线宽和部分图案线条图形的线宽在与待 监测技术节点相邻两技术节点的浅沟槽隔离线宽之间的范围内，按小于待监 测技术节点浅沟槽隔离线宽三分之 一 的步长变化；所述复数组图案间部分图案线条图形的线宽相同，范围为待监测技术节 点浅沟槽隔离线宽的10至40倍。5、 如权利要求2或4所述的浅沟槽隔离工艺的监测版图，其特征在于 所述复数组图案间，开口图形的线宽和线条图形的线宽的变化趋势相同或相 反。6、 如权利要求1所述的浅沟槽隔离工艺的监测版图，其特征在于所述 复数组图案中至少有一组中开口图形线宽大于线条图形线宽的30至70倍。7、 如权利要求1所述的浅沟槽隔离工艺的监测版图，其特征在于所述 线条图形和开口图形长度为l至3mm。8、 一种应用权利要求1所述的浅沟槽隔离工艺监测版图监测浅沟槽隔离 工艺窗口的方法，包括将监测版图转移到掩膜板上，所述监测版图包含复数组图案，每一组图案包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明源，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]