专利名称：浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法。
背景技术：
半导体集成电路通常包含有源区和位于有源区之间的隔离区，这些隔离区在制造有源器件之前形成。随着半导体工艺进入深亚微米时代，O. 18 μ m以下器件的有源区隔离层已大多米用浅沟槽隔离工艺(STI, Shallow Trench Isolation)来制作。现有的浅沟槽隔离结构主要包括如下工艺步骤首先，在半导体衬底上依次形成垫氧化层、氮化硅层和图案化的光刻胶，其中，所述氮化硅层作为研磨工艺或刻蚀工艺的停 止层，防止在浅沟槽隔离工艺之中，伤害到集成电路的制造区域的半导体衬底；然后，以图案化的光刻胶为掩模，刻蚀氮化硅层，剥除光刻胶之后，再以刻蚀后的氮化硅层作为刻蚀掩模而往下刻蚀垫氧化层和半导体衬底至一定深度，形成浅沟槽；接着，在浅沟槽的侧壁和底部形成衬氧化层；然后，将绝缘物质(如二氧化硅)填入浅沟槽中，并覆盖衬氧化层侧壁和整个氮化硅层，形成隔离氧化层；接着，对填入的隔离氧化层进行平坦化处理，清除氮化硅层上的隔离氧化层；最后，去除氮化硅层和垫氧化层。其中，在上述浅沟槽隔离结构的制作工艺中，平坦化工艺是影响浅沟槽隔离结构性能的一个关键因素。通常，平坦化工艺采用的技术为化学机械研磨(CMP)工艺。然而，根据化学机械研磨工艺的特性，研磨速率与底层的图案会有关联，亦即对越大面积的待磨层，其研磨速率越小；反之，待磨层面积越小，其研磨速率则越大。影响所及，由于半导体晶片表面研磨速率不平均，造成部分的半导体晶片你过度研磨，而部分的半导体晶片表面研磨不足，使得速度控制上十分困难。特别是，随着集成电路制造工艺的不断进步，芯片集成度的不断提高，关键(CD)尺寸将越变越小，某些器件特殊功能区将会出现独立有源区存在于大片空旷区中，而由于现有STI CMP技术对图形密度不同而显现出不同的研磨速率，因而极易造成这种产品空旷区中独立小块的有源区(AA)上层氧化层研磨过快，直接导致下层起到保护作用的氮化层过磨，以至于失去原先设计时对下层器件有源区保护的作用，使得有源区永久性损伤。为了解决上述问题，目前业界采用的方法是利用一无图形的控片在产品研磨之前进行研磨率的提前监控，从而提前对研磨率进行预报。然而，由于上述目前的方法采用的控片是没有图形的，因而无法监控到不同图形下研磨率微弱漂移所导致的有源区损伤情况。从而可能对有源区造成永久致命性损伤，如图I及图2中的红色线圈区域所示。因此，有必要对现有的研磨率监控方法进行改进，以满足监控不同图形下研磨率微弱漂移的目的
发明内容
本发明的目的在于提供一种浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，以有效监控不同图形下研磨率的微弱漂移。为解决上述问题，本发明提出一种浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，该方法包括如下步骤 在产品研磨前，采用监控硅片定期进行研磨监控，其中，所述监控硅片上具有一系列图形密度不同的梯度分布的图案，其图形密度范围涵盖各种正常产品的情况；从所述监控硅片上的位于不同梯度中的与有源区类似的区域的损伤状况来预测产品可能将要受到的研磨影响；根据上述预测，人为地干预并及时修正研磨机台，以确保研磨制程的精确控制。
可选的，所述监控硅片的设计方法为首先通过不同梯度的冗余图形填充排列设计出一套光刻模板，接着在半导体硅片上得到一系列图形密度不同的梯度分布设计的图案，从而得到所述监控硅片。可选的，所述与有源区类似的区域为有源区冗余图形区域。可选的，所述研磨工艺为化学机械研磨工艺。与现有技术相比，本发明提供的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，通过首先在产品研磨前，采用监控硅片定期进行研磨监控；接着从所述监控硅片上的位于不同梯度中的与有源区类似的区域的损伤状况来预测产品可能将要受到的研磨影响；并根据上述预测，人为地干预并及时修正研磨机台，以确保研磨制程的精确控制；由于本发明提供的所述监控硅片上具有一系列图形密度不同的梯度分布的图案，其图形密度范围涵盖各种正常产品的情况，从而可得到与实际产品图形排布相近似的硅片的各区域的研磨速率漂移情况，以准确地预测产品可能将要受到的研磨影响，以便及时调整工艺制程，确保制程的稳定性，将永久性致命性损伤减少到最低。
图I为现有监控方法下产品有源区损伤的SEM图；图2为现有监控方法下产品有源区损伤对应的剖面的SEM图；图3为本发明提供的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法的步骤流程图；图4为利用本发明提供的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法后实际产品的有源区损伤的SEM图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测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且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。本发明的核心思想在于，提供一种浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，该方法通过首先在产品研磨前，采用监控硅片定期进行研磨监控；接着从所述监控硅片上的位于不同梯度中的与有源区类似的区域的损伤状况来预测产品可能将要受到的研磨影响；并根据上述预测，人为地干预并及时修正研磨机台，以确保研磨制程的精确控制；由于本发明提供的所述监控硅片上具有一系列图形密度不同的梯度分布的图案，其图形密度范围涵盖各种正常产品的情况，从而可得到与实际产品图形排布相近似的硅片的各区域的研磨速率漂移情况，以准确地预测产品可能将要受到的研磨影响，以便及时调整工艺制程，确保制程的稳定性，将永久性致命性损伤减少到最低。请参考图3，图3为本发明提供的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法的步骤流程图，如图3所示，本发明提供的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法包括如下步骤步骤I :在产品研磨前，采用监控硅片定期进行研磨监控，其中，所述监控硅片上具有一系列图形密度不同的梯度分布的图案，其图形密度范围涵盖各种正常产品的情况；步骤2 :从所述监控硅片上的位于不同梯度中的与有源区类似的区域的损伤状况来预测产品可能将要受到的研磨影响；步骤3 :根据上述预测，人为地干预并及时修正研磨机台，以确保研磨制程的精确控制。 进一步地，所述监控硅片的设计方法为首先通过不同梯度的冗余图形填充排列设计出一套光刻模板，接着在半导体硅片上得到一系列图形密度不同的梯度分布设计的图案，从而得到所述监控硅片。进一步地，所述与有源区类似的区域为有源区冗余图形区域。进一步地，所述研磨工艺为化学机械研磨工艺。具体地，通过本发明提供的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法后，后续得到的实际产品的有源区损伤情况如图4所示，有图4可知，该实际产品的有源区在浅沟槽隔离技术研磨工艺结束后没有损伤。综上所述，本发明提供了一种浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，该方法通过首先在产品研磨前，采用监控硅片定期进行研磨监控；接着从所述监控硅片上的位于不同梯度中的与有源区类似的区域的损伤状况来预测产品可能将要受到的研磨影响；并根据上述预测，人为地干预并及时修正研磨机台，以确保研磨制程的精确控制；由于本发明提供的所述监控硅片上具有一系列图形密度不同的梯度分布的图案，其图形密度范围涵盖各种正常产品的情况，从而可得到与实际产品图形排布相近似的硅片的各区域的研磨速率漂移情况，以准确地预测产品可能将要受到的研磨影响，以便及时调整工艺制程，确保制程的稳定性，将永久性致命性损伤减少到最低。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，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 在产品研磨前，采用监控硅片定期进行研磨监控，其中，所述监控硅片上具有一系列图形密度不同的梯度分布的图案，其图形密度范围涵盖各种正常产品的情况； 从所述监控硅片上的位于不同梯度中的与有源区类似的区域的损伤状况来预测产品可能将要受到的研磨影响； 根据上述预测，人为地干预并及时修正研磨机台，以确保研磨制程的精确控制。
2.如权利要求I所述的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，其特征在于，所述监控硅片的设计方法为首先通过不同梯度的冗余图形填充排列设计出一套光刻模板，接着在半导体硅片上得到一系列图形密度不同的梯度分布设计的图案，从而得到所述监控硅片。
3.如权利要求2所述的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，其特征在于，所述与有源区类似的区域为有源区冗余图形区域。
4.如权利要求I所述的浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，其特征在于，所述研磨工艺为化学机械研磨工艺。
全文摘要
本发明公开了一种浅沟槽隔离技术研磨工艺的监测方法，该方法通过首先在产品研磨前，采用监控硅片定期进行研磨监控；接着从所述监控硅片上的位于不同梯度中的与有源区类似的区域的损伤状况来预测产品可能将要受到的研磨影响；并根据上述预测，人为地干预并及时修正研磨机台，以确保研磨制程的精确控制；由于本发明提供的所述监控硅片上具有一系列图形密度不同的梯度分布的图案，其图形密度范围涵盖各种正常产品的情况，从而可得到与实际产品图形排布相近似的硅片的各区域的研磨速率漂移情况，以准确地预测产品可能将要受到的研磨影响，以便及时调整工艺制程，确保制程的稳定性，将永久性致命性损伤减少到最低。
文档编号B24B37/005GK102794699SQ20121033554
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者王哲, 文静, 张旭升, 张传民 申请人:上海华力微电子有限公司