栅极工艺的监测版图及监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域技术，特别涉及一种栅极工艺的监测版图及监测方法。
【背景技术】
[0002]由于集成电路技术的快速发展，提高器件的集成度是一个普遍趋势。当器件的集成度持续提高时，器件的尺寸以及器件之间的距离会同步缩短。
[0003]随着器件尺寸的不断缩小，形成器件的工艺面临着越来越多的挑战，例如，随着器件尺寸的不断缩小，容易造成形成的器件的栅极特征尺寸和对准特性出现偏差，例如，栅极的尾端被回拉(缩短)，导致栅极的边缘未全部覆盖有源区，造成器件控制电压的能力低，并且导致器件中出现较大的漏电流。因此，为了在提高集成度的同时改善器件的性能，监测栅极工艺过程的特征尺寸(⑶:Critical Dimens1n)是极为重要的工艺步骤之一。
[0004]现有的监测特征尺寸的方法有扫描电镜(⑶SEM)技术和光学测量(O⑶=OpticalCritical Dimens1n)技术。由于采用CDSEM技术进行监测所花费的时间较长，并且随着器件特征尺寸的不断减小，CDSEM技术的可靠性和准确性均有待提高；而采用OCD技术可避免CDSEM技术具有的问题，因此，现有技术多采用OCD技术进行工艺的监测，以期提高半导体生产良率。
[0005]然而，现有技术中，采用O⑶技术对栅极工艺过程的特征尺寸进行监测存在监测结果可靠性差的问题，难以判断栅极工艺是否符合工艺标准、以及判断栅极工艺中哪一道工艺步骤出现了偏差，导致半导体生产良率低下。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提供一种栅极工艺的监测版图及监测方法，在栅极工艺过程中，既能进行显影后监测也可以进行刻蚀后监测，通过显影后监测结果和刻蚀后监测结果，及时发现栅极工艺中出现偏差的工艺步骤，从而调整工艺参数，提高半导体生产良率。
[0007]为解决上述问题，本发明提供了一种栅极工艺的监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，所述第一监测版图包括:第一衬底；覆盖于所述第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于所述第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于所述第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层，所述第一光刻胶层具有第一线宽和第一间隔；所述第二监测版图包括:第二衬底；覆盖于所述第二衬底表面的第二初始栅极；位于所述第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层，所述第二掩膜层具有第二线宽和第二间隔；覆盖于所述第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于所述第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层，所述第二光刻胶层具有第三线宽和第三间隔。
[0008]可选的，所述第一线宽和第一间隔的长度比值为1:2至1:10 ;所述第三线宽和第三间隔的长度比值为1:2至1:10。
[0009]可选的，所述第一间隔或第三间隔的长度为50纳米至100纳米。
[0010]可选的，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互平行。
[0011]可选的，所述第二线宽和第二间隔的长度之和与第三线宽和第三间隔的长度之和相等。
[0012]可选的，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:5。
[0013]可选的，所述第三间隔与第二线宽的位置关系为:第三间隔位于第二线宽的上方，且第三间隔与第二线宽的中心线重合。
[0014]可选的，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互垂直。
[0015]可选的，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:10。
[0016]可选的，所述第二间隔的长度为30纳米至100纳米。
[0017]可选的，所述第一监测版图和第二监测版图的尺寸为5 μ mX5 μ m至150 μ mX 150 μ m。
[0018]可选的，所述第一图形为未被第一光刻胶层覆盖的图形，所述第一线宽为相邻第一图形之间的距离，所述第一间隔为第一图形的宽度；所述第二图形为未被第二掩膜层覆盖的图形，所述第二线宽为相邻第二图形之间的距离，所述第二间隔为第二图形的宽度；所述第三图形为未被第二光刻胶层覆盖的图形，所述第三线宽为相邻第三图形之间的距离，所述第三间隔为第三图形的宽度。
[0019]可选的，所述第一掩膜层和第二掩膜层的材料为氮化硅。
[0020]相应的，本发明还提供一种监测方法，包括:提供栅极工艺的监测版图；获取第一光刻胶层的显影后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据；以第二光刻胶层为掩膜，依次刻蚀第二图形转移层、第二掩膜层、以及第二初始栅极，形成栅极，获取栅极的刻蚀后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0021]可选的，采用光学测量技术获取显影后监测数据和刻蚀后监测数据。
[0022]可选的，形成栅极的工艺步骤包括:以所述第二光刻胶层为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀第二图形转移层直至暴露出第二掩膜层表面，形成具有第三图形的第二图形转移层；以所述具有第三图形的第二图形转移层为掩膜，采用第二刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层直至暴露出第二初始栅极表面，形成具有第三图形的第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，采用第三刻蚀工艺刻蚀第二初始栅极直至暴露出第二衬底表面，形成栅极。
[0023]可选的，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的刻蚀后监测数据。
[0024]可选的，还包括:获取第二光刻胶层的显影后监测数据。
[0025]与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点:
[0026]本发明实施例提供一种栅极工艺的监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，其中，第一监测版图包括:第一衬底；覆盖于第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层。对第一监测版图进行显影后监测，获取第一光刻胶层的特征尺寸数据，判断栅极工艺的曝光显影工艺是否符合工艺标准。
[0027]第二监测版图包括:第二衬底；覆盖于第二衬底表面的第二初始栅极；覆盖于第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层；覆盖于第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层。由于第二掩膜层具有第二图形，第二图形转移层具有填孔(gap filling)的特性，因此第二图形转移层顶部至第二掩膜层顶部的距离、小于第一图形转移层顶部至第一掩膜层顶部的距离，当第二监测版图处于半导体生产线上时，当生产线上栅极工艺的掩膜层顶部被暴露出来时，第二监测版图的第二掩膜层顶部也将被暴露出来，使得在生产线上栅极工艺的刻蚀气体改变为刻蚀掩膜层的刻蚀气体时，所述刻蚀气体也将刻蚀第二监测版图的第二掩膜层；同样的，当生产线上栅极工艺完成后，第二监测版图的第二初始栅极被完全刻蚀开形成栅极，使得能够对第二监测版图的栅极进行刻蚀后监测，通过刻蚀后监测获取第二监测版图的栅极的特征尺寸和对准特性，从而判断生产线上栅极工艺中形成的栅极是否符合工艺标准。
[0028]进一步，第二监测版图中第二图形和第三图形为相互垂直的，最终将第二初始栅极切割成一段段的栅极图形，使得栅极图形的数量较多，图形的数量越多，获取的刻蚀后监测数据的可靠性和准确性越高，更能真实可靠的反映出生产线上栅极工艺是否符合工艺标准。
[0029]相应的，本发明实施例还提供一种监测方法，获取第一监测版图的显影后监测结果，判断曝光显影工艺是否符合工艺标准，并且获取的显影后监测结果还可以作为判断栅极工艺的哪一道工艺步骤出现偏差的参考依据之一；在栅极工艺完成后，获取形成的栅极的刻蚀后监测结果，通过第二监测版图的刻蚀后监测结果判断最终形成的栅极是否符合工艺标准。
[0030]进一步，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的刻蚀后监测数据，将所述刻蚀后监测数据作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据之一:若刻蚀后监测数据偏离工艺标准，则说明刻蚀第二掩膜层的刻蚀工艺参数不符合工艺标准，需要及时调整刻蚀工艺参数，从而进一步提高半导体生产良率。
【附图说明】
[0031]图1为一实施例提供的用于O⑶监测的监测版图的结构示意图；
[0032]图2为本发明实施例提供的第一监测版图的结构示意图；
[0033]图3及图4为本发明一实施例提供的第二监测版图的结构示意图；
[0034]图5至图7为本发明另一实施例提供的第二监测版图的结构示意图；
[0035]图8至图10为采用一实施例提供的第二监测版图进行监测过程的结构示意图；
[0036]图11至图13为采用另一实施例提供的第二监测版图进行监测过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]由【背景技术】可知，现有技术对栅极工艺的监测可靠性差，难以判断栅极工艺是否出现偏差，造成半导体生产良率低下。
[0038]针对栅极工艺过程的特征尺寸O⑶监测方法进行研究，栅极工艺的监测