栅区刻蚀方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种栅区刻蚀方法和系统，该方法包括：提供第一批次晶片；至少测量第一批次晶片中的其中一晶片的有源区表面与STI区表面的高度差；根据高度差得出清洗时间的修正值；采用清洗时间的修正值对第一批次部分或全部晶片进行STI隔离氧化层清洗；在完成STI隔离氧化层清洗的第一批次晶片表面上形成栅氧化层和栅多晶硅层，对栅多晶硅层进行主刻蚀和过刻蚀，形成栅区。本发明专利技术根据测量STI区表面与有源区表面的高度差，调整STI隔离氧化层清洗的时间或过刻蚀的时间，通过延长STI隔离氧化层清洗的时间，可将所述高度差控制在过刻蚀的刻蚀厚度范围内，因此可将栅区之外的栅多晶硅刻蚀干净，提高器件的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，更具体地说，涉及一种栅区刻蚀方法和系统。
技术介绍
随着超大规模集成电路(ULSI，Ultra Large Scale htegration)的飞速发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细，对刻蚀效果的要求也越来越严格。在现有MOS器件的制造过程中，栅多晶硅的刻蚀是其中非常重要的步骤，栅多晶硅是否刻蚀干净，严重影响到后续工艺以及器件的性能。现有技术中栅多晶硅的刻蚀方法，主要分为主刻蚀和过刻蚀两步进行，主刻蚀过程主要是利用栅层(一般为栅多晶硅层Si)的成分与栅介质层(一般为SiO2)成分的不同， 采取扫描刻蚀停止点的方式，使主刻蚀过程自动停止在栅介质层表面，也就是刻蚀设备中主刻蚀过程中一旦扫描到SiO2材料，即停止主刻蚀过程，从而进入过刻蚀过程，过刻蚀通过固定刻蚀时间和刻蚀速率的方式，刻蚀掉STI浅沟槽的SiA层周边的栅多晶硅，进而形成栅区。但是，在栅多晶硅的刻蚀完成后，往往会出现栅多晶硅的残留，如图1所示，即在采用上述刻蚀步骤形成栅区1的过程中，对栅区之外的栅多晶硅的刻蚀往往会刻蚀不干净，出现栅多晶硅残留区2，从而影响后续工艺的进行，影响器件的性能。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种栅区刻蚀方法和系统，可将栅区之外的栅多晶硅刻蚀干净，进而提高器件的性能。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案一种栅区刻蚀方法，包括提供第一批次晶片，所述晶片包括有源区和去除掉STI隔离氧化层上的氮化物之后的STI区；至少测量所述第一批次晶片中的其中一晶片的所述有源区表面与所述STI区表面的高度差；根据所述高度差调整STI隔离氧化层的清洗时间，得出清洗时间的修正值；采用所述清洗时间的修正值对第一批次部分或全部晶片进行STI隔离氧化层清洗；在完成STI隔离氧化层清洗的第一批次晶片表面上形成栅介质层和栅层，对所述栅层进行主刻蚀和过刻蚀，形成栅区。优选的，所述清洗时间的修正值为使所述高度差达到目标高度差的清洗时间，所述目标高度差为栅多晶硅刻蚀过程中过刻蚀的刻蚀厚度。优选的，所述得出清洗时间的修正值的过程包括根据所述目标高度差与所述清洗时间，得出此时STI隔离氧化层的清洗速率；根据所述高度差与所述清洗速率，得出所述清洗时间的修正值。优选的，测量所述其中一晶片的所述有源区表面与所述STI区表面的高度差具体为将第一批次晶片依次分成多个部分，测量第一部分中的其中一晶片的所述有源区表面与所述STI区表面的高度差。本专利技术实施例还公开了一种栅区刻蚀系统，包括测量单元，用于至少测量第一批次晶片中的其中一晶片的有源区表面与STI区表面的高度差；修正单元，用于根据所述高度差调整STI隔离氧化层的清洗时间，得出清洗时间的修正值；反馈单元，用于采用所述清洗时间的修正值对第一批次部分或全部晶片进行STI隔离氧化层清洗。优选的，所述修正单元包括速率计算单元，用于根据所述目标高度差与所述清洗时间，得出此时STI隔离氧化层的清洗速率；修正值计算单元，用于根据所述高度差与所述清洗速率，得出所述清洗时间的修正值。本专利技术实施例还公开了一种栅区刻蚀方法，包括提供第一批次晶片，所述晶片包括有源区和去除掉STI隔离氧化层上的氮化物之后的STI区；至少测量所述第一批次晶片中的其中一晶片的所述有源区表面与所述STI区表面的高度差；根据所述高度差调整后续栅多晶硅刻蚀过程中过刻蚀的时间，得到过刻蚀时间的修正值，所述过刻蚀时间的修正值为按照正常过刻蚀速率，刻蚀掉所述高度差厚度的栅层所需的过刻蚀时间；清洗掉所述第一批次晶片表面上的STI隔离氧化层，在所述第一批次晶片表面上形成栅介质层和栅层；采用所述过刻蚀时间的修正值，对所述第一批次晶片的栅层进行刻蚀，形成栅区。优选的，得出所述过刻蚀时间的修正值的过程包括根据所述目标高度差和正常的过刻蚀时间，得出此时刻蚀设备的过刻蚀速率；根据所述高度差和所述过刻蚀速率，得出所述过刻蚀时间的修正值。本专利技术实施例还公开了一种栅区刻蚀系统，包括测量单元，用于测量第一批次晶片中的其中一晶片的有源区表面与STI区表面的高度差；修正单元，用于所述高度差调整后续栅多晶硅刻蚀过程中过刻蚀的时间，得到过刻蚀时间的修正值；反馈单元，用于采用所述过刻蚀时间的修正值，对所述第一批次晶片的栅层进行刻蚀，形成栅区。优选的，所述修正单元包括速率计算单元，用于根据所述目标高度差与正常的过刻蚀时间，得出此时刻蚀设备的过刻蚀速率；；修正值计算单元，用于根据所述高度差与所述过刻蚀速率，得出所述过刻蚀时间的修正值。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本专利技术实施例提供的栅区刻蚀方法和系统，根据测量STI区表面与有源区表面的高度差，并根据测量结果适当的调整STI隔离氧化层清洗的时间或过刻蚀的时间，在过刻蚀时间不变的情况下，对于STI区表面与有源区表面的高度差过大的晶片，通过延长STI隔离氧化层清洗的时间，可以去除掉STI区域的一定厚度的氧化层，从而可将STI区表面与有源区表面的高度差控制在过刻蚀的刻蚀厚度范围内，因此，在栅层材料的过刻蚀过程中，可将栅区之外的栅层材料刻蚀干净，进而提高器件的性能；如果STI隔离氧化层清洗的时间不变，对于STI区表面与有源区表面的高度差过大的晶片，通过延长过刻蚀的时间，也可以将栅区之外的栅层材料刻蚀干净，进而提高器件的性能。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为现有技术中栅区刻蚀之后的栅多晶硅残留示意图；图2为本专利技术实施例一公开的栅区刻蚀方法的流程图；图3为本专利技术实施例一去除氮化物之后的晶片结构图；图4为本专利技术实施例一栅区刻蚀之后的效果示意图；图5本专利技术实施例二公开的栅区刻蚀方法的流程图；图6为本专利技术实施例三公开的栅区刻蚀系统的结构图；图7为本专利技术实施例四公开的栅区刻蚀方法的流程图；图8为本专利技术实施例五公开的栅区刻蚀系统的结构图。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。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。正如
技术介绍
部分所述，采用现有技术中的主刻蚀加过刻蚀的方法刻蚀栅多晶硅，往往会出现栅多晶硅的刻蚀残留，专利技术人研究发现，产生这种问题的根本原因是，由于形成栅介质层之前的浅沟槽隔离工艺中，STI隔离氧化层上的氮化物的存在，使得去除氮化物之后，STI浅沟槽内填充的SW2层表面(以下简称STI区表面)与有源区表面存在一个高度差，实际上，过刻蚀所刻蚀掉的栅多晶硅的厚度也就是该高度差的厚度，由于在各个的晶片中，这个高度差是不同的，如果采用固定的刻蚀时间和刻蚀速率进行过刻蚀，当STI区表面与有源区表面的高度差较大，超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种栅区刻蚀方法，其特征在于，包括提供第一批次晶片，所述晶片包括有源区和去除掉STI隔离氧化层上的氮化物之后的 STI 区；至少测量所述第一批次晶片中的其中一晶片的所述有源区表面与所述STI区表面的高度差；根据所述高度差调整STI隔离氧化层的清洗时间，得出清洗时间的修正值； 采用所述清洗时间的修正值对第一批次部分或全部晶片进行STI隔离氧化层清洗； 在完成STI隔离氧化层清洗的第一批次晶片表面上形成栅介质层和栅层，对所述栅层进行主刻蚀和过刻蚀，形成栅区。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗时间的修正值为使所述高度差达到目标高度差的清洗时间，所述目标高度差为栅多晶硅刻蚀过程中过刻蚀的刻蚀厚度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述得出清洗时间的修正值的过程包括 根据所述目标高度差与所述清洗时间，得出此时STI隔离氧化层的清洗速率；根据所述高度差与所述清洗速率，得出所述清洗时间的修正值。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，测量所述其中一晶片的所述有源区表面与所述STI区表面的高度差具体为将第一批次晶片依次分成多个部分，测量第一部分中的第一晶片的所述有源区表面与所述STI区表面的高度差。5.一种栅区刻蚀系统，其特征在于，包括测量单元，用于至少测量第一批次晶片中的其中一晶片的有源区表面与STI区表面的高度差；修正单元，用于根据所述高度差调整STI隔离氧化层的清洗时间，得出清洗时间的修正值；反馈单元，用于采用所述清洗时间的修正值对第一批次部分或全部晶片进行STI隔离氧化层清洗。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述修正单元包括速率计算单元，用于根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，杨兆宇，肖玉洁，朱旋，胡骏，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：