一种半导体制程的材料残余状态检测方法与流程

本公开涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体制程的材料残余状态检测方法。

背景技术：

1、在半导体结构的制备过程中，常会用到先将半导体材料沉积到目标区域，然后通过刻蚀等工艺去除部分半导体材料形成目标结构后，再将最先沉积的半导体材料去除的工艺操作。在上述工艺步骤中，若最先沉积的半导体材料去除的不够干净即存在材料残留的情况，容易对后续制程产生不利的影响，并影响最终形成的半导体结构的电性能。

2、因此，在很多情况中，需要对最先沉积的半导体材料的残余情况进行检测。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种半导体制程的材料残余状态检测方法，所述半导体制程用于制备半导体结构，所述半导体结构至少包括目标区域，所述材料位于所述目标区域且至少包括第一元素，所述目标区域的面积记为st；所述目标区域至少包括待测区域，所述待测区域的面积记为s0；其中，所述半导体结构包括至少一个标准半导体结构和至少一个待测半导体结构；所述检测方法包括：

2、对所述标准半导体结构执行第一处理操作，以确定所述半导体结构的修正系数k；

3、对所述待测半导体结构执行第二处理操作，以确定所述目标区域是否存在材料残留，包括：

4、获取所述待测半导体结构在第一制程结束时位于所述待测区域内的所述第一元素的第一检测强度i1，并基于所述k、所述i1及所述s0计算第一制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w1；

5、获取所述待测半导体结构在第二制程结束时位于所述待测区域内的所述第一元素的第二检测强度i2，并基于所述k、所述i2及所述s0计算第二制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w2；

6、基于所述w1、所述w2、所述st和所述s0进行计算以获得计算结果，并基于所述计算结果判断所述目标区域是否存在材料残留。

7、在一些实施例中，所述待测区域及位于所述待测区域外的所述目标区域上均设置有目标结构，将位于所述目标结构之间的部分定义为有效区域，所述材料位于所述有效区域；将所述有效区域位于所述待测区域部分的面积记为s1；所述检测方法包括：

8、对所述标准半导体结构执行第一处理操作，以确定所述半导体结构的修正系数k；

9、对所述待测半导体结构执行第二处理操作，以确定所述目标区域是否存在材料残留，包括：

10、获取所述待测半导体结构在第一制程结束时位于所述待测区域内的所述第一元素的第一检测强度i1，并基于所述k、所述i1及所述s1计算第一制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w1；

11、获取所述待测半导体结构在第二制程结束时位于所述待测区域内的所述第一元素的第二检测强度i2，并基于所述k、所述i2及所述s1计算第二制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w2；

12、基于所述w1、所述w2、所述st和所述s0进行计算以获得计算结果，并基于所述计算结果判断所述目标区域是否存在材料残留。

13、在一些实施例中，对所述标准半导体结构执行第一处理操作，以确定所述半导体结构的修正系数k，包括：

14、获取所述标准半导体结构位于所述待测区域的所述第一元素的第三检测强度i3；

15、执行湿式化学处理工艺，以获取第二制程结构时所述标准半导体结构位于所述目标区域的所述第一元素的材料残留量wx1；

16、基于所述wx1及所述i3确定所述半导体结构的修正系数k。

17、在一些实施例中，获取所述标准半导体结构位于所述待测区域的所述第一元素的第三检测强度i3，包括：

18、采用x射线荧光光谱分析法获取第一制程结束时，所述标准半导体结构位于所述待测区域的所述第一元素的第四检测强度i4；

19、采用x射线荧光光谱分析法获取第二制程结束时，所述标准半导体结构位于所述待测区域的所述第一元素的第五检测强度i5；

20、基于所述i4及所述i5确定所述第一元素的第三检测强度i3。

21、在一些实施例中，基于所述wx1及所述i3确定所述半导体结构的修正系数k，包括：

22、将所述wx1代入下述关系式(1)，计算得出第二制程执行时引入待测区域的所述第一元素的含量wx2；

23、

24、将所述i3及所述wx2代入下述关系式(2)，计算得出所述半导体结构的修正系数k：

25、

26、将所述i3及所述wx2代入下述关系式(3)，计算得出所述半导体结构的修正系数k：

27、

28、其中，m为第一元素的相对原子质量。

29、在一些实施例中，基于所述k、所述i1及所述s0计算第一制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w1，包括：

30、将所述k、所述i1及所述s0代入下述关系式(4)，计算得出所述第一元素的含量w1：

31、

32、基于所述k、所述i2及所述s0计算第二制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w2，包括：

33、将所述k、所述i2及所述s0代入下述关系式(5)，计算得出所述第一元素的含量w2：

34、

35、其中，m为第一元素的相对原子质量。

36、在一些实施例中，基于所述w1、所述w2、所述st和所述s0进行计算以获得计算结果，包括：

37、将所述w1、所述st和所述s0代入如下关系式(6)，计算得出第一制程结束时位于所述目标区域的所述第一元素的含量wa1，

38、

39、将所述w2、所述st和所述s0代入如下关系式(7)，计算得出第二制程结束时位于目标区域的所述第一元素的含量wa2：

40、

41、将所述wa2和所述wa1进行做差运算以获得计算结果wa3：

42、基于所述计算结果判断所述目标区域是否存在材料残留，包括：

43、当wa3≤0时，所述目标区域不存在材料残留；

44、当wa3＞0时，所述目标区域存在材料残留。

45、在一些实施例中，基于所述k、所述i1及所述s1计算第一制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w1，包括：

46、将所述k、所述i1及所述s1代入下述关系式(8)，计算得出所述第一元素的含量w1：

47、

48、基于所述k、所述i2及所述s1计算第二制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w2，包括：

49、将所述k、所述i2及所述s1代入下述关系式(9)，计算得出所述第一元素的含量w2：

50、

51、其中，m为第一元素的相对原子质量。

52、在一些实施例中，基于所述w1、所述w2、所述st和所述s0计算所述目标区域的材料残留量w，包括：

53、将所述w1、所述st和所述s0代入如下关系式(10)，计算得出第一制程结束时位于所述目标区域的所述第一元素的含量wa1，

54、

55、将所述w2、所述st和所述s0代入如下关系式(11)，计算得出第二制程结束时位于目标区域的所述第一元素的含量wa2：

56、

57、将所述wa2和所述wa1进行做差运算，以获得计算结果wa3：

58、基于所述计算结果判断所述目标区域是否存在材料残留，包括：

59、当wa3≤0时，所述目标区域不存在材料残留；

60、当wa3＞0时，所述目标区域存在材料残留。

61、在一些实施例中，当wa3＞0时，所述目标区域存在材料残留时，所述检测方法还包括：

62、根据所述第一元素在所述材料中的含量占比，基于所述wa3计算所述目标区域的材料残留量w。

63、在一些实施例中，采用x射线荧光光谱分析法获得所述第一检测强度i1和所述第二检测强度i2。

64、在一些实施例中，在第一制程结束时，所述半导体结构包括：

65、衬底；

66、多个间隔排布的导电结构，所述导电结构位于所述衬底上；将所述导电结构所在的区域定义为目标区域；

67、第一介质层，所述第一介质层填充多个所述导电结构之间的间隙，且覆盖所述导电结构的表面。

68、在一些实施例中，在第二制程结束时，所述半导体结构至少还包括：

69、位于所述导电结构上的所述目标结构，所述目标结构呈孔状；

70、下电极，所述下电极覆盖所述目标结构的侧壁和底部；

71、第二介质层，所述第二介质层至少覆盖所述目标结构的部分外侧壁。

72、在一些实施例中，将所述目标结构的面积记为sh，位于所述待测区域的所述目标结构的数量记为a；获得所述有效区域位于所述待测区域的部分的面积s1，包括：

73、将所述sh、所述a代入下述关系式(12)，计算得出所述有效区域位于所述待测区域的部分的面积s1：

74、s1＝s0-sh×a                (12)。

75、在一些实施例中，所述材料包括硼磷硅玻璃，所述第一元素包括硼或磷中的一种。

76、本公开提供的半导体制程的材料残余状态检测方法，所述半导体制程用于制备半导体结构，所述半导体结构至少包括目标区域，所述材料位于所述目标区域且至少包括第一元素，所述目标区域的面积记为st；所述目标区域至少包括待测区域，所述待测区域的面积记为s0；其中，所述半导体结构包括至少一个标准半导体结构和至少一个待测半导体结构；所述检测方法包括：对所述标准半导体结构执行第一处理操作，以确定所述半导体结构的修正系数k；对所述待测半导体结构执行第二处理操作，以确定所述目标区域是否存在材料残留，包括：获取所述待测半导体结构在第一制程结束时位于所述待测区域内的所述第一元素的第一检测强度i1，并基于所述k、所述i1及所述s0计算第一制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w1；获取所述待测半导体结构在第二制程结束时位于所述待测区域内的所述第一元素的第二检测强度i2，并基于所述k、所述i2及所述s0计算第二制程结束时所述待测区域内的所述第一元素的含量w2；基于所述w1、所述w2、所述st和所述s0进行计算以获得计算结果，并基于所述计算结果判断所述目标区域是否存在材料残留。如此，在本公开实施例中，在采用标准半导体结构获得修正系数k之后，通过对待测半导体结构在两制程结束后的第一元素的含量分别进行检测，可获得第一元素的第一检测强度i1及第二检测强度i2，在各项面积(st和s0)、第一元素的检测强度(i1和i2)及修正参数k均为已知项的情况下，仅通过计算，即可获知待测半导体结构在两个制程之间引入至目标区域上的第一元素的含量，基于该含量的表现情况可获得目标区域是否存在材料残留的反馈。也就是说，在本公开实施例中，在有限次(可以为一次)执行第一处理操作获得半导体结构的修正系数k之后，采用较为便捷的第二处理操作(仪器检测加计算)即可获得目标区域的材料残留情况。因此，本公开实施例提供的检测方法具有较高的检测效率，且可有效减少检测过程对半导体结构的破坏，从而可显著降低检测成本。

77、本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。