專利名稱：確定濕法刻蝕工藝窗口的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)，特別涉及一種確定濕法刻蝕工藝窗口的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造工藝中，為達(dá)到檢測(cè)工藝窗口(process check)的目的，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)不同的晶圓進(jìn)行濕法刻蝕，在刻蝕的酸濃度一定的情況下，每片晶圓分別采用不同的刻蝕時(shí)間得到不同的刻蝕厚度。例如，在淺溝槽隔離(STI)的制作工序中為控制STI與有源區(qū)(AA)的高度差，則需要對(duì)STI的濕法刻蝕進(jìn)行工藝窗口檢測(cè)，將STI在不同晶圓上分別刻蝕得到不同的高度，從而得到STI與AA的不同高度差，所述不同的高度差在后續(xù)晶圓允收測(cè)試(WAT)中得到電性結(jié)果是不同的，根據(jù)客戶的要求，在所得到的所有電性結(jié)果中選擇需要的電性結(jié)果，也就是說(shuō)選擇需要的電性結(jié)果所對(duì)應(yīng)的STI的刻蝕厚度，即在STI 的所述刻蝕厚度范圍內(nèi)，都是可以接受的。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)每個(gè)晶圓對(duì)應(yīng)的刻蝕厚度為10 毫米(mm)、20mm、30mm、40mm、50mm和60mm，經(jīng)過(guò)WAT測(cè)試，符合客戶要求的電性結(jié)果所對(duì)應(yīng)的刻蝕厚度為30 50mm，其他刻蝕厚度都不符合要求，即工藝窗口為30 50mm，也就是說(shuō)在實(shí)際刻蝕過(guò)程中，刻蝕厚度在30 50mm的范圍內(nèi)，都是可以接受的。需要說(shuō)明的是，WAT測(cè)試是在其他制程都完成后才進(jìn)行的測(cè)試，所以很可能所得到的測(cè)試結(jié)果會(huì)受到后續(xù)其他制程的影響，因?yàn)槠渌瞥虒?duì)每片晶圓的影響是不同的，使得一些測(cè)試結(jié)果不清楚是否是因?yàn)樵跐穹涛g過(guò)程中的刻蝕厚度超出容忍值而導(dǎo)致WAT測(cè)試結(jié)果不符合客戶要求。根據(jù)上述舉例，很可能具有20mm刻蝕厚度的晶圓也在工藝窗口范圍內(nèi)，但是由于后續(xù)其他制程的影響，導(dǎo)致其電性結(jié)果不合格。因此，其他制程對(duì)每片晶圓的影響不同，導(dǎo)致工藝窗口檢測(cè)的結(jié)果不準(zhǔn)確成為現(xiàn)在困擾人們的一個(gè)問(wèn)題所在。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是如何準(zhǔn)確得到濕法刻蝕的工藝窗口。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開(kāi)了一種確定濕法刻蝕工藝窗口的方法，該方法在同一晶圓上進(jìn)行，將該晶圓垂直酸槽液面浸入酸槽中的酸液，利用晶圓上不同高度先后浸入酸液中的時(shí)間不同，改變所述晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度；根據(jù)所述晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度所對(duì)應(yīng)的電性測(cè)試結(jié)果確定濕法刻蝕工藝窗口。所述晶圓在浸入酸槽中酸液的過(guò)程中每下降或者上升一定高度停頓浸泡預(yù)定時(shí)間。晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度為A = a* {(D-y) /vl+INT [ (D-y) /hi] *tl+ (D-y) /v2+INT [ (D-y) /h2] *t2+t}，其中，A 為晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度，a為刻蝕速率，Vl為下降的速率，hi為下降高度，tl 為每下降hi高度時(shí)的停頓浸泡時(shí)間，v2為上升的速率，h2為上升高度，t2為每上升h2高度時(shí)的停頓浸泡時(shí)間，t為下降完成后浸泡時(shí)間，D為晶圓直徑，y是以與酸槽液面垂直相交的點(diǎn)為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)軸的Y軸上的任一值，其對(duì)應(yīng)晶圓上的不同位置；*表示乘號(hào)，/表示除號(hào)，+表示加號(hào)，-表示減號(hào)，0表示小括號(hào)，[]表示中括號(hào)，{}表示大括號(hào)。由上述的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明通過(guò)將同一晶圓垂直于酸槽液面，逐漸接觸酸槽中的酸液，利用晶圓上不同高度的部分先后浸入酸液中的時(shí)間不同，改變同一晶圓不同高度位置的刻蝕厚度，從而在同一晶圓上實(shí)現(xiàn)刻蝕梯度。這樣，在其他制程都完成后進(jìn)行WAT 測(cè)試時(shí)，由于其他制程對(duì)同一晶圓的影響是相同的，所以工藝窗口的檢測(cè)結(jié)果是在同一前提下得到的，因此是準(zhǔn)確的。與現(xiàn)有技術(shù)采用多個(gè)晶圓逐個(gè)得到刻蝕厚度相比，不但提高了效率，而且由于同一晶圓受到后續(xù)制程的影響是相同的，所以檢測(cè)工藝窗口的結(jié)果就更加明朗清晰。


圖1為本發(fā)明以與酸槽液面垂直相交的點(diǎn)為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)軸的示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例得到晶圓上具有梯度的刻蝕厚度的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為了便于說(shuō)明，表示結(jié)構(gòu)的示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定，此外，在實(shí)際的制作中，應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。本發(fā)明的核心思想是通過(guò)將同一晶圓，垂直于酸槽液面，逐漸接觸酸槽中的酸液，利用晶圓上不同高度的部分先后浸入酸液中的時(shí)間不同，改變同一晶圓不同高度位置的刻蝕厚度，從而在同一晶圓上實(shí)現(xiàn)刻蝕梯度。這樣，在其他制程都完成后進(jìn)行WAT測(cè)試時(shí)，由于其他制程對(duì)同一晶圓的影響是相同的，所以工藝窗口的檢測(cè)結(jié)果是在同一前提下得到的，因此是準(zhǔn)確的。具體地，將需要刻蝕的晶圓平面垂直于酸槽中的酸平面，通過(guò)機(jī)臺(tái)手柄將所述晶圓夾住，對(duì)其進(jìn)行控制，逐漸接觸酸槽中的酸液。這樣，晶圓的不同高度是先后浸入酸槽中的，所以浸泡時(shí)間是不同的，先進(jìn)入酸液的晶圓位置上刻蝕時(shí)間要相對(duì)長(zhǎng)一些，這樣刻蝕厚度就會(huì)大一些。而現(xiàn)有技術(shù)晶圓是水平放入酸槽中的，所以經(jīng)過(guò)一定刻蝕時(shí)間，整片晶圓上得到的是相同的刻蝕厚度。其中，所述酸液對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以為酸性液體，也可以為堿性液體，只要能夠?qū)π枰涛g的位置進(jìn)行刻蝕即可。進(jìn)一步地，如果晶圓只是按照一定速率下降浸入酸槽，然后按照一定速率上升取出酸槽，由于時(shí)間比較短，則可能達(dá)不到預(yù)定的刻蝕厚度，為使每個(gè)高度位置上的刻蝕厚度達(dá)到預(yù)定值，可以設(shè)定晶圓在浸入酸槽中酸液的過(guò)程中每下降或者上升一定高度停頓浸泡預(yù)定時(shí)間。根據(jù)公式A = a*{(D-y)/vl+INT[(D-y)/hl]*tl+(D-y)/v2+INT[(D_y)/h2]*t2+t} (1)其中，下降的速率vl毫米每秒(mm/s)，下降高度hi毫米(mm)后，每下降hi高度時(shí)的浸泡時(shí)間tl (s)；上升的速率v2 (mm/s)，上升高度h2 (mm)后，每上升h2高度時(shí)的浸泡時(shí)間t2(s)；下降完成后晶圓完全浸泡時(shí)間t (s)；蝕刻速率a埃每秒(A/s)；晶圓直徑D(mm)； 蝕刻厚度A(mm) ；y是以與酸槽液面垂直相交的點(diǎn)為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)軸的Y軸上的任一值，示意圖如圖1所示。將某一 y值代入公式(1)就可以得到，晶圓上與y值對(duì)應(yīng)的水平位置上的刻蝕厚度A。需要注意的是，上升指的是晶圓從完全浸沒(méi)于液面內(nèi)的狀態(tài)開(kāi)始上升，所以 (D-y) /v2表示上升時(shí)間，INT [ (D-y) /h2] *t2表示上升過(guò)程中y值所對(duì)應(yīng)的水平位置上的浸泡時(shí)間。另外，(D_y)/vl表示下降時(shí)間，INT[(D_y)/hl]*tl表示下降過(guò)程中y值所對(duì)應(yīng)的水平位置上的浸泡時(shí)間。所以公式(1)中的各項(xiàng)相加，乘以刻蝕速率就可以得到晶圓上與 y值對(duì)應(yīng)的水平位置上的刻蝕厚度A。一般地，按照工藝窗口的要求，在晶圓上作多個(gè)梯度， 如果對(duì)于300mm直徑的晶圓來(lái)說(shuō)，需要每IOmm作一個(gè)梯度，則hi或者h(yuǎn)2就等于10mm，晶圓每下降或者上升10mm，就會(huì)停頓tl或t2的時(shí)間。其中，每下降hi停頓tl，或者每上升h2 停頓t2，就是為了使每個(gè)高度位置上的刻蝕厚度達(dá)到預(yù)定值。需要說(shuō)明的是，如果對(duì)于不同晶圓，改變了參數(shù)vl、v2、hi、tl、h2或者t2中的任一參數(shù)，則得到的不同晶圓上相同y值的刻蝕厚度A不同。所以可以通過(guò)改變晶圓進(jìn)入酸液中的速度和設(shè)定在酸液中不同浸入高度時(shí)的浸泡時(shí)間，改變不同晶圓上相同高度位置上的刻蝕厚度。但是對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，需要得到的具有梯度的刻蝕厚度是在同一晶圓上體現(xiàn)， 所以對(duì)于本發(fā)明的同一晶圓，a、D和t是一定的，當(dāng)下降的速率vl和上升的速率v2、hl和 h2、以及下降hi高度時(shí)的停頓浸泡時(shí)間tl和上升h2高度時(shí)的停頓浸泡時(shí)間t2都一定時(shí)， 根據(jù)公式(1)，不同高度位置y上的刻蝕厚度A就可以得到?，F(xiàn)有技術(shù)一般都是將整片晶圓水平地完全浸沒(méi)于酸液中，浸泡一段時(shí)間后拿出， 即公式(1)中只關(guān)心t的時(shí)間長(zhǎng)度，其他參數(shù)均為0。而本發(fā)明可以得到晶圓上具有梯度的刻蝕厚度。為了更好地理解本發(fā)明，下面列舉實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明。下降速率vl = lOmm/s，下降高度hi = O后，浸泡時(shí)間tl = O ；上升速率v2 = 300mm/s，上升高度h2 = O后，浸泡時(shí)間t2 = O ；下降完成后浸泡時(shí)間t = 10s，刻蝕速率a = 35A/s,晶圓直徑D = 300mm ；得到的蝕刻厚度A如圖2所示。也就是說(shuō)該實(shí)施例中晶圓只是按照一定速率vl下降浸入酸槽， 然后按照一定速率v2上升取出酸槽，其間沒(méi)有停頓浸泡時(shí)間，所得到的具有梯度的刻蝕厚度。原則上晶圓上的曲線對(duì)應(yīng)于刻蝕厚度值，應(yīng)該是水平直線，但是由于實(shí)際操作不可避免的因素，難免會(huì)出現(xiàn)誤差，因此會(huì)出現(xiàn)如圖2所示的多條曲線的情況，晶圓從上至下顏色的變化意味著每條曲線上的刻蝕厚度從上至下逐漸增加，即實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的具有梯度的刻蝕厚度。通過(guò)本發(fā)明的方法，在同一晶圓上可以得到不同的刻蝕厚度，不需要采用多個(gè)晶圓逐個(gè)得到刻蝕厚度，不但提高了效率，而且由于同一晶圓受到后續(xù)制程的影響是相同的， 所以檢測(cè)工藝窗口的結(jié)果就更加明朗清晰，比較準(zhǔn)確。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種確定濕法刻蝕工藝窗口的方法，其特征在于，該方法在同一晶圓上進(jìn)行，將該晶圓垂直酸槽液面浸入酸槽中的酸液，利用晶圓上不同高度先后浸入酸液中的時(shí)間不同，改變所述晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度；根據(jù)所述晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度所對(duì)應(yīng)的電性測(cè)試結(jié)果確定濕法刻蝕工藝窗口。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圓在浸入酸槽中酸液的過(guò)程中每下降或者上升一定高度停頓浸泡預(yù)定時(shí)間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度為A = a* {(D-y) /vl+INT [ (D-y) /hi] *tl+ (D-y) /v2+INT [ (D-y) /h2] *t2+t}，其中，A 為晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度，a為刻蝕速率，Vl為下降的速率，hi為下降高度，tl為每下降hi高度時(shí)的停頓浸泡時(shí)間，v2為上升的速率，h2為上升高度，t2為每上升h2高度時(shí)的停頓浸泡時(shí)間，t為下降完成后浸泡時(shí)間，D為晶圓直徑，y是以與酸槽液面垂直相交的點(diǎn)為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)軸的Y軸上的任一值，其對(duì)應(yīng)晶圓上的不同位置；*表示乘號(hào)，/表示除號(hào)， +表示加號(hào)，-表示減號(hào)，0表示小括號(hào)，[]表示中括號(hào)，H表示大括號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種確定濕法刻蝕工藝窗口的方法，該方法在同一晶圓上進(jìn)行，將該晶圓垂直酸槽液面浸入酸槽中的酸液，利用晶圓上不同高度先后浸入酸液中的時(shí)間不同，改變所述晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度；根據(jù)所述晶圓上不同高度位置上的刻蝕厚度所對(duì)應(yīng)的電性測(cè)試結(jié)果確定濕法刻蝕工藝窗口。采用本發(fā)明的方法能夠準(zhǔn)確得到濕法刻蝕的工藝窗口。
文檔編號(hào)H01L21/00GK102487027SQ20101057447
公開(kāi)日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者劉軒, 楊永剛, 肖志強(qiáng) 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司