检测图形片硅研磨速率的方法技术

本发明专利技术公开了一种检测图形片硅研磨速率的方法，包括以下步骤：步骤一、测量并记录图形结构片特定量测图形不同位置的初始断差；步骤二、选择几枚硅生长厚度相当的图形片，用化学机械抛光设备对每一枚外延片以不同时间进行研磨；步骤三、对每一枚用不同时间研磨的硅图形结构片在特定量测图形位置的断差后值进行测量并记录后值；步骤四、对每一枚硅图形结构片的断差后值和不同的研磨时间作图得出直线。此直线的斜率K即为在硅片任意位置处的研磨速率。本发明专利技术可以获得可以准确测定任何不同图形片的硅研磨速率，快速有效。不同于切片对硅片的破坏性检测，对硅片的再利用率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体研磨速率监控的方法。
技术介绍
目前，半导体工艺硅外延片膜厚测试方法主要采用傅立叶红外(FTIR)测试方法，此方法是根据硅外延层和衬底层的掺杂浓度有明显的差异来标定外延层的厚度(衬底一般具有高的掺杂浓度，例如高掺杂的P型或N型衬底)。但外延生长是在高温条件下进行的(一般高于1000度)，衬底的掺杂物质在外延生长过程中会向外延层中扩散，从而导致衬底和外延层的界面上移且变得模糊，不同的外延生长条件界面上移的程度不同，用此方法测出的结果存在着较大误差，且不能精确定位图形硅片表面所需测量图形，因此在硅图形片中FTIR不适用。由于硅的不透光性和表面粗糙度，传统的MTE量测也存在一定的误差失效。图形片硅研磨速率监控现在主要是依靠FA切片进行X-SEM显像量测EPI外延CMP后值从而通过膜厚差值和时间的关系算出硅研磨速率，繁复而且对硅片的利用率不高。传统图形片在硅的化学机械研磨工艺(CMP)中，由于深沟槽内填充的单晶和衬底上的外延硅属于同一种材料，对与硅研磨液没有选择比。如果在研磨过程中直接接触到衬底硅表面，则可能影响器件的某些电学性能。传统的(MTE)椭偏膜厚量测机台去测量其厚度从而准确监控研磨过程。一般地非图形片的单晶厚度用FTIR量测，此方法是根据硅外延层和衬底层的掺杂浓度有明显的差异来标定外延层的厚度(衬底一般具有高的掺杂浓度，例如高掺杂的P型或N型衬底)。但外延生长是在高温条件下进行的(一般高于1000度)，衬底的掺杂物质在外延生长过程中会向外延层中扩散，从而导致衬底和外延层的界面上移且变得模糊，不同的外延生长条件界面上移的程度不同，用此方法测出的结果存在着较大误差，且不能精确定位图形硅片表面所需测量图形，因此在硅图形片中FTIR不适用。对于CMP工艺，非图形和图形片的研磨速率通常有较大的差异。对于图形片的速率检测，无法用FTIR完成，目前常通过是(FA切片)进行X-SEM显像量测膜厚然后结合研磨时间进行计算图形片(patternwafer)速率检测,过程复杂且不具有实用性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，它可以解决硅外延图形片研磨速率监控问题，方便有效控制调准CMP工艺。为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种，包括以下步骤:步骤一、测量并记录图形结构片特定量测图形不同位置的的初始断差；步骤二、选择几枚硅生长厚度相当的图形片，用化学机械抛光设备对每一枚外延片以不同时间进行研磨；步骤三、对每一枚用不同时间研磨的硅图形结构片在特定量测图形位置的断差后值进行测量并记录后值；步骤四、对每一枚硅图形结构片的断差后值和不同的研磨时间作图得出直线。此直线的斜率K即为在硅片任意位置处的研磨速率。本专利技术的有益效果在于:该方法可以获得可以准确测定任何不同图形片的硅研磨速率，快速有效。不同于切片对硅片的破坏性检测，对硅片的再利用率高。所述步骤一中量测机台可以是MRH扫描探针或AFM原子力显微镜。所述步骤二中每一枚厚度相当的硅图形片以不同时间进行研磨，时间选取可以是有一定间隔的任何时间。所述步骤四中用多枚硅图形结构片分别进行不同时间的研磨，避免了在一枚上单独研磨时可能会产生的速率突变从而造成测定的误差，以此作出的速率值具有线性相关。本专利技术还提供了所需要用的硅图形片的制备方法:包括以下步骤:步骤一、娃衬底表面硬质掩膜hardmask沉积,所用的硬质掩膜hardmask可为氧化膜、氮化膜或者氮氧化膜；步骤二、硬质掩膜hardmask刻蚀,氧化膜干法刻蚀,沟槽底部刻到底；步骤三、选择性外延单晶沉积,使外延单晶的高度大于硬质掩膜hardmask表面。所述步骤二中氮化膜和氧化膜的刻蚀的成长工艺可为等离子体增强化学气相沉积法PE-CVD，常压化学气相淀积法AP-CVD，低压化学气相沉法LP-CVD。所述步骤二中氮化膜和氧化膜的厚度为10 5000埃。所述步骤三中硬质掩膜hardmask刻蚀,氧化膜干法刻蚀,沟槽底部刻到底；特征尺寸大小可以是5 50微米。所述步骤四中外延高度可以为10.0-100.0微米。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是图形片硅外延生长初始断差HO示意图；图2是图形片娃研磨tl时间断差后值Hl不意图；图3是图形片硅研磨t2时间断差后值H2示意图；图4是图形片硅研磨t3时间断差后值H3示意图；图5是图形片硅研磨速率一次直线示意图。图中附图标记说明:1:衬底硅片，2:氧化膜(氮化膜)阻挡层，3:硅外延层。具体实施例方式本专利技术提出一种通过(MRH)段差仪测量多枚硅图形片不同时间研磨后的某一特定量测图形的断差值从而作图检测图形片硅研磨速率(适用于检测不同硅图形片在晶圆不同位置，如(中心Center\中部Middle\边缘Edge)的速率)的方法,其可以快速有效的检测任何时间下的硅图形片的研磨速率，不用切片检查，保证了硅片的再利用。本专利技术通过选择性外延的工艺方法，制备具有一定段差的图形片，通过用段差仪检测不同研磨时间晶圆表面剩余的段差值，来检测图形片的研磨速率。本专利技术通过选择性外延的工艺方法，制备具有一定段差的图形片，通过用段差仪检测不同研磨时间晶圆表面剩余的段差值，来检测图形片的研磨速率。所需要用的硅图形片的制备方法:1、娃衬底I表面硬质掩膜hardmask沉积,所用的硬质掩膜hardmask可为氧化膜、氮化膜或者氮氧化膜2。氮化膜和氧化膜2的刻蚀的成长工艺可为等离子体增强化学气相沉积法PE-CVD，常压化学气相淀积法AP-CVD，低压化学气相沉法LP-CVD等。厚度为10 5000 埃。2、硬质掩膜hardmask刻蚀，氧化膜干法刻蚀，沟槽底部刻到底。特征尺寸大小可以是5 50微米。3、选择性单晶娃外延3沉积,使娃外延3的高度大于硬质掩膜hardmask表面。(这里以超级结EPI外延为例，需要做到硬质掩膜hardmask open,然后进行选择性外延工艺。)外延高度可以为10.0-100.0微米。本专利技术所述一种，其包括:I)如图1所示，测量并记录图形结构片特定量测图形不同位置的的初始断差；2)如图2-图4所示，选择几枚硅生长厚度相当的图形片，用化学机械抛光设备对每一枚Epi外延片以不同时间进行研磨；3)对每一枚用不同时间研磨的硅图形结构片在特定量测图形位置(可以是硅片的任意位置)的断差后值进行测量并记录后值；4)如图5所示，对每一枚硅图形结构片的断差后值和不同的研磨时间作图得出直线。此直线的斜率K即为在硅片任意位置处的研磨速率。所述步骤I)中量测机台可以是MRH扫描探针或AFM原子力显微镜，因为硅的不透光性和表面粗糙，无法用常规MTE机台(椭偏膜厚量测机台)量测Epi外延厚度，由于硅有较好的保形性，断差顶部可以较平坦，适用MRH扫描探针法。所述步骤2)每一枚厚度相当的硅图形片以不同时间进行研磨，时间选取可以是有一定间隔的任何时间。所述步骤4)中用多枚硅图形结构片分别进行不同时间的研磨，避免了在一枚上单独研磨时可能会产生的速率突变从而造成测定的误差，以此作出的速率值具有线性相关。在硅图形片上，用MRH扫描探针机台去测量它选定量测图形的断差(可以是硅片任何位置的图形)，记录初始数据，然后选择几枚水准相当的硅图形片，用化学机械抛光设备对每一枚硅图形片分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测图形片硅研磨速率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、测量并记录图形结构片特定量测图形不同位置的的初始断差；步骤二、选择几枚硅生长厚度相当的图形片，用化学机械抛光设备对每一枚外延片以不同时间进行研磨；步骤三、对每一枚用不同时间研磨的硅图形结构片在特定量测图形位置的断差后值进行测量并记录后值；步骤四、对每一枚硅图形结构片的断差后值和不同的研磨时间得出直线，此直线的斜率K即为在硅片任意位置处的研磨速率。

【技术特征摘要】
1.一种检测图形片硅研磨速率的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、测量并记录图形结构片特定量测图形不同位置的的初始断差； 步骤二、选择几枚硅生长厚度相当的图形片，用化学机械抛光设备对每一枚外延片以不同时间进行研磨； 步骤三、对每一枚用不同时间研磨的硅图形结构片在特定量测图形位置的断差后值进行测量并记录后值； 步骤四、对每一枚硅图形结构片的断差后值和不同的研磨时间得出直线，此直线的斜率K即为在硅片任意位置处的研磨速率。2.如权利要求1所述的检测图形片硅研磨速率的方法，其特征在于，所述步骤一中量测机台可以是MRH扫描探针或AFM原子力显微镜。3.如权利要求1所述的检测图形片硅研磨速率的方法，其特征在于，所述步骤二中每一枚厚度相当的硅图形片以不同时间进行研磨，时间选取可以是有一定间隔的任何时间。4.如权利要求1所述的检测图形片硅研磨速率的方法，其特征在于，所述步骤四中用多枚硅图形结构片分别进行不同时间的研磨。5.如权利要求1所述的检测图形片硅研磨速率的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晓华，陈豪，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：