专利名称：一种半导体检测系统和回刻深度的测量方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种半导体检测系统和回刻深度的测量方法。
背景技术：
现如今，功率金氧半器件(Power MOS Device)已经被广泛的应用于诸多电子领域。这类器件需要能够承受较大的电压、电流及功率负载，在实用性的要求下，沟槽MOS器件(Trench M0S)则成为了一种比较成熟的一种，能够比较好的满足需求。
现有工艺制造的沟槽MOS中对多晶娃进行回刻(etchback)形成的凹陷(polyrecess)必须有着一定的范围限制，过蚀刻或者蚀刻不够都会由于多晶硅的高度(即凹陷的深度)不能满足需要而影响器件的性能，具体的，当过刻蚀时，即凹槽深度过深，会使得通道(channel)导通，进而使得器件不能够工作；当刻蚀不够，即凹槽深度浅或未形成凹槽，则会影响器件的阈值电压Vt，进而影响器件的性能。在现有的相关工艺中，除了米用原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM),还没有一种简单易行的方法在多晶硅回刻后直接测量凹陷的深度，或者对该深度的状况有着粗略的了解。而在不需要获得凹陷深度的详细数据时，采用AFM则就显得大材小用，同时也浪费成本。也就是说，现有工艺中，就有可能面临着在生产过程中既需要了解凹陷的情况，又不情愿使用AFM进行详细测量这种尴尬的局面。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种半导体检测系统和回刻深度的测量方法，以便简单易行的获知回刻后的凹陷情况。为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体检测系统，包括图像采集单元，用于采集待检对象的图像；及数据处理单元，所述数据处理单元包含一标准模板，所述数据处理单元接收由图像采集单元采集的图像并将所述图像与标准模板相比较；其中，所述标准模板包括第一区域及包围所述第一区域的第二区域。可选的，对于所述的半导体检测系统，所述待检对象为硅片，所述硅片上具有经回刻形成凹陷的材料层。可选的，对于所述的半导体检测系统，所述材料层为多晶硅。可选的，对于所述的半导体检测系统，所述图像采集单元包括显微镜。可选的，对于所述的半导体检测系统，所述标准模板的第一区域为菱形。可选的，对于所述的半导体检测系统，所述菱形的短对角线长度为20ιιπΓ30ιιπι。可选的，对于所述的半导体检测系统，所述菱形的短对角线长度为24um。可选的，对于所述的半导体检测系统，所述菱形的锐角小于等于30°。
本发明提供一种如上所述的半导体检测系统进行回刻深度测量的方法，包括提供所述待检对象到所述图像采集单元上；所述图像采集单元采集所述待检对象的图像；将所述图像传递至数据处理单元，将所述图像与所述标准模板进行比较；由比较的结果判断回刻深度。可选的，对于所述的回刻深度的测量方法，将所述图像与所述标准模板进行比较的步骤包括所述数据处理单元将所述图像在不同颜色的交界处描绘一闭合曲线；将描绘有闭合曲线的图像与所述标准模板进行比较。可选的，对于所述的回刻深度的测量方法，由比较的结果判断回刻深度包括如下情况当所述闭合曲线内部区域与所述第一区域基本重合时，则表明回刻深度正常；当所述闭合曲线内部区域位于所述第一区域中时，则表明回刻深度不够；当所述闭合曲线内部区域位于所述第二区域中时，则表明回刻深度超范围；当所述闭合曲线内部区域与所述第一区域交叉时，则表明回刻步骤出现问题。可选的，对于所述的回刻深度的测量方法，所述显微镜在50倍放大倍数下进行图像米集。本发明提供的半导体检测系统和回刻深度的测量方法中，设置一标准模板，接着对待检对象进行图像采集，获取实际情况下的图像，并与标准模板进行比较，从而判断出回刻后的深度状况，该方法简便易行，有利于在早期发现缺陷，从而能够大大的节省成本，并能够较好的控制产出器件的良率。
图I为本发明实施例在硅片上形成的大沟池的示意图；图2为本发明实施例在大沟池中填充多晶硅后沿ac方向的剖面示意图；图3为本发明实施例回刻多晶硅形成凹陷沿ac方向的剖面示意图；图4为本发明实施例的半导体检测系统中标准模板的示意图；图5为本发明实施例的回刻深度的测量方法的流程图；图6A-图6D为本发明实施例的采集的图像与标准模板进行比较的示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明半导体检测系统和回刻深度的测量方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明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，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。一种半导体检测系统，包括图像采集单元，所述图像采集单元采集待检对象的图像，所述待检对象为硅片，所述硅片上具有经回刻形成凹陷的材料层，具体的，可以为沟槽MOS中的多晶硅回刻凹陷，即材料层为多晶硅层；优选的，采集回刻形成的凹陷的图像，所述图像采集单元可以为显微镜；数据处理单元，所述数据处理单元可以为电脑，其包含一标准模板，所述数据处理单元接收由图像采集单元采集的图像并将所述图像与标准模板相比较，由比较的结果判断所述凹陷的深度。请参考图f图3，其展现本发明标准模板的制作原理，正常工艺流程下，如图I所示，在娃片上形成多个大沟池(big trench pool) 10,图中仅示出一个大沟池,接着,进行多晶娃沉积工艺，如图2所不，在大沟池中沉积多晶娃22,所述多晶娃22覆盖在具有大沟池的衬底21 (主要包括N型衬底及外延层)上，接着，对多晶硅进行刻蚀，如图3所示，仅保留大沟池边缘处的部分多晶硅22’，其为坡状结构，形成凹陷23，那么，由于坡状多晶硅22’的存在，a’c’之间和a a’、c c’之间将会呈现不同的颜色。请参考图4，所述标准模板包括第一区域I及包围所述第一区域I的第二区域2。由图中可见，第一区域I为菱形A’ B’ C’ D’，第二区域2的外围为菱形AB⑶，这是由于在正常情况下，回刻后的坡状多晶硅会使得中间成为一小的(淡)蓝色菱形区域，同时其外围具有包围淡蓝色区域的呈红色的区域，所述(淡)蓝色区域和红色区域的交界处实际具有一个颜 色渐变区，这是由于坡状多晶硅的厚度不同所致，考虑到该区域的实际宽度及在本发明中不需精确判断凹槽深浅，可以将菱形A’ B’ C’ D’设计在该颜色渐变区靠近(淡)蓝色菱形区域处，而不必也将该区域展现出来，优选的，可以使得菱形A’B’C’D’对角线A’C’与图3中的a’c’长度一致。所述菱形AB⑶的短对角线BD的长度可以为30unT50um，优选为40um，其锐角A为小于等于30°。所述菱形A’B’C’D’的短对角线B’D’的长度可以为20ιιπΓ30ιιπι，优选为24um，其锐角A’为小于等于30°显然，上述数据的选择可以在本发明的基础上针对不同的产品进行灵活的变动，以达到最佳的效果。在其他实施例中，所述半导体检测模块，还可以在所述菱形ABCD的长对角线AC上设计有刻度，刻度值大小可以按照标准长度尺寸设计，也可以按照一定的比例均匀划分，则不同刻度处对应不同的颜色，这在实际测量中将会较为精细的比较出凹陷的实际情况。请参考图5，本发明提供一种回刻深度的测量方法，包括如下步骤S20，使用所述图像采集单元采集所述待检对象的图像；S21，将所述图像传递至数据处理单元，将所述图像与所述标准模板进行比较；S22，由比较的结果判断回刻深度。其中，将所述图像与所述标准模板进行比较的步骤包括所述数据处理单元将所述图像在不同颜色的交界处描绘一闭合曲线；将描绘有闭合曲线的图像与所述标准模板进行比较。具体的，针对多晶硅凹陷而言，可以在红色和(淡)蓝色的交界处描绘闭合曲线，对于其他材料层的回刻，则可不限于红色和(淡)蓝色的交界，这将由具体的材料和所需回刻深度决定。本方法也可以直接利用AEI (After Etch Inspection)设备,采用50倍率放大倍数进行观察和图像采集。并在操作台中，进行比较，该操作难度较低，一般技术人员就可完成。将所述图像与所述标准模板进行比较，会出现包括如下几种情况a.所述闭合曲线内部区域与所述第一区域基本重合；b.所述闭合曲线内部区域位于所述第一区域中；c.所述闭合曲线内部区域位于所述第二区域中；
d.所述闭合曲线内部区域与所述第一区域交叉。其中，情况a判断为合格，情况b、C、d则可粗略判断为不合格，具体的对于所述的情况a，其表现为图6A，由图中可见，闭合曲线3与构成第一区域I的菱形A’B’C’D’基本重合在一起，图6A只是示意性的描绘出该情况，只要闭合曲线3内部区域与第一区域较为均匀的重合在一起，就应当认为是这种情况，这表明多晶硅回刻深度正常，有着较佳的坡状结构，在此情况下继续进行后续工艺，则能够形成高性能的器件。对于所述的情况b，其表现为图6B，由图中可见，闭合曲线3位于构成第一区域I的菱形A’B’C’D'内部，这表明多晶硅回刻深度不够，通常，闭合曲线3内部区域面积越小，则表明回刻深度越浅，即多晶硅的坡度越平滑。对于所述的情况C，其表现为图6C，由图中可见，闭合曲线3位于构成第一区域I 的菱形A’B’C’D’外，即在第二区域2中，这表明多晶硅回刻深度超范围，通常，闭合曲线3的内部区域面积越大，则表明回刻深度越深，即多晶硅的坡度越陡峭。上述的情况b和C，需要结合实际结果和该产品的要求进行决定需要如何处理相应的产品。对于所述的情况d，其表现为图6D，由图中可见，闭合曲线3与构成第一区域I的菱形A’B’C’D’相交，且是不规则的，这表明回刻异常，可能为回刻和/或之前工艺步骤出现问题，则需要检查比如设备状况，前层是否有不良因素影响等。这也能够利于及早发现生产过程中某一段或几段可能出现的问题，从而便于优化生产工艺。本发明提供的半导体检测系统和回刻深度的测量方法中，设置一标准模板，接着对待检对象进行图像采集，获取实际情况下的图像，并与标准模板进行比较，从而判断出回刻后的深度状况，该方法简便易行，有利于在早期发现缺陷，从而能够大大的节省成本，并能够较好的控制产出器件的良率。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种半导体检测系统，其特征在于，包括 图像采集单元，用于采集待检对象的图像 '及 数据处理单元，所述数据处理单元包含一标准模板，所述数据处理单元接收由图像采集单元采集的图像并将所述图像与标准模板相比较； 其中，所述标准模板包括第一区域及包围所述第一区域的第二区域。
2.如权利要求I所述的半导体检测系统，其特征在于，所述待检对象为硅片，所述硅片上具有经回刻形成凹陷的材料层。
3.如权利要求2所述的半导体检测系统，其特征在于，所述材料层为多晶硅。
4.如权利要求I所述的半导体检测系统，其特征在于，所述图像采集单元包括显微镜。
5.如权利要求I所述的半导体检测系统，其特征在于，所述标准模板的第一区域为菱形。
6.如权利要求5所述的半导体检测系统，其特征在于，所述菱形的短对角线长度为20um 30umo
7.如权利要求6所述的半导体检测系统，其特征在于，所述菱形的短对角线长度为24um。
8.如权利要求5所述的半导体检测系统，其特征在于，所述菱形的锐角小于等于30°。
9.一种如权利要求Γ8中任一项所述的半导体检测系统进行回刻深度测量的方法，其特征在于，包括 提供所述待检对象到所述图像采集单元上； 所述图像采集单元采集所述待检对象的图像； 将所述图像传递至数据处理单元，将所述图像与所述标准模板进行比较； 由比较的结果判断回刻深度。
10.如权利要求9所述的回刻深度的测量方法，其特征在于，将所述图像与所述标准模板进行比较的步骤包括 所述数据处理单元将所述图像在不同颜色的交界处描绘一闭合曲线； 将描绘有闭合曲线的图像与所述标准模板进行比较。
11.如权利要求10所述的回刻深度的测量方法，其特征在于，由比较的结果判断回刻深度包括如下情况 当所述闭合曲线内部区域与所述第一区域基本重合时，则表明回刻深度正常； 当所述闭合曲线内部区域位于所述第一区域中时，则表明回刻深度不够； 当所述闭合曲线内部区域位于所述第二区域中时，则表明回刻深度超范围； 当所述闭合曲线内部区域与所述第一区域交叉时，则表明回刻步骤出现问题。
12.如权利要求9所述的回刻深度的测量方法，其特征在于，所述显微镜在50倍放大倍数下进行图像采集。
全文摘要
本发明公开了一种半导体检测系统和回刻深度的测量方法，设置一标准模板，接着对待检对象进行图像采集，获取实际情况下的图像，并与标准模板进行比较，从而判断出回刻后的深度状况，该方法简便易行，有利于在早期发现缺陷，从而能够大大的节省成本，并能够较好的控制产出器件的良率。
文档编号H01L21/66GK102856228SQ20121036615
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者楼颖颖 申请人:上海宏力半导体制造有限公司