[发明专利]浅沟槽隔离工艺的监测版图及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种浅沟槽隔离工艺的监测版图及监测方法。

背景技术

随着半导体器件尺寸的日益减小，特别是进入到65nm甚至更小的技术节点，器件的结构对制造工艺的影响越来越大，使得对制造工艺的监测变得更加重要。由于器件尺寸减小，工艺窗口变小，工艺稳定性难以控制，从而使得工艺维护的难度增大。以浅沟槽隔离(STI)为例，当工艺尺寸从90nm的技术节点缩小到65nm的技术节点时，依据设计规则(design rule)，其深宽比(aspect ratio)从90nm时的3.5增加到了65nm时的5，也就是说，沟槽的深度是宽度的5倍左右，这无论对刻蚀形成沟槽的工艺还是对沟槽进行沉积填充的工艺都是一个挑战，如何监测刻蚀工艺和沉积填充工艺甚至是后序的平坦化工艺的工艺窗口，如何监测所述工艺的稳定性也将变得更加的复杂和困难。由于浅沟槽隔离作为器件之间的隔离区域，刻蚀工艺形成的沟槽深度，应力，轮廓，沉积填充工艺的填充质量等对器件之间的漏电流、稳定性都有很关键的影响，因而需要在制造过程中进行监测。例如，由于隔离沟槽工艺需要在硅基底上刻蚀沟槽，在硅基底中没有刻蚀停止层可以监测刻蚀的沟槽的深度，现有一般通过刻蚀时间来控制沟槽的深度，然而这需要做大量的试验测试在不同条件下的刻蚀速度并调整工艺参数，浪费时间，增加费用。专利号为US 6919259的美国专利公开了一种浅沟槽隔离的刻蚀方法，在其公开的方法中，在硅基底上引入多层氧化层和氮化层作为牺牲层，通过光刻、刻蚀在在牺牲层上形成开口，以露出硅基底，然后去除光刻时的光刻胶并同时刻蚀所述牺牲层和开口中的硅基底，所述牺牲层的刻蚀速率是可知的，其与所述硅基底的刻蚀比也是预知的，通过牺牲层可监测沟槽的刻蚀深度，以此可以监测沟槽的刻蚀终点，从而可控制刻蚀深度。该方法通过引入牺牲层作为参考层监测沟槽的刻蚀，然而，由于刻蚀工艺对沟槽的疏密具有较大的依赖性，当待刻蚀的沟槽的疏密程度不同，其刻蚀速率是有所差异的，若沟槽隔离的工艺窗口无法得知，则所述方法具有较大的局限性。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种浅沟槽隔离工艺的监测版图及监测方法，通过所述监测版图可监测浅沟槽隔离工艺的工艺窗口。

为达到上述目的，本发明提供的一种浅沟槽隔离工艺的监测版图，用于监测浅沟槽隔离的工艺窗口，包括：

复数组图案，每一组图案包括复数个间隔分布的线条图形和开口图形，所述线条图形用于形成有源区，所述开口图形用于形成浅沟槽隔离。

所述复数组图案间，各组图案开口图形的线宽在与待监测技术节点相邻两技术节点的浅沟槽隔离线宽之间的范围内，按小于待监测技术节点浅沟槽隔离线宽三分之一的步长变化；

所述复数组图案间线条图形的线宽相同，范围为待监测技术节点浅沟槽隔离线宽的10至40倍，或线条图形的线宽在与待监测技术节点相邻两技术节点的浅沟槽隔离线宽之间的范围内，按小于待监测技术节点浅沟槽隔离线宽三分之一的步长变化，或部分组图案间线条图形的线宽相同，部分组图案间线条图形的线宽在与待监测技术节点相邻两技术节点的浅沟槽隔离线宽之间的范围内按小于待监测技术节点浅沟槽隔离线宽三分之一的步长变化；

所述复数组图案间，开口图形的线宽和线条图形的线宽的变化趋势相同或相反。

所述复数组图案中至少有一组中开口图形线宽大于线条图形线宽的30至70倍。

所述线条图形和开口图形长度为1至3mm。

相应的，本发明还提供一种监测浅沟槽隔离工艺窗口的方法，包括：

将监测版图转移到掩膜板上，所述监测版图包含复数组图案，每一组图案包括复数个间隔分布的线条图形和开口图形，所述线条图形用于形成有源区，开口图形用于形成浅沟槽隔离；

将所述掩模板上的监测版图转移到半导体基底中，在所述半导体基底中形成有源区和沟槽；

切割所述半导体基底，形成有源区和沟槽的断面，以监测刻蚀工艺窗口。

所述掩膜板的材质为石英，线条为铬材质。

将所述掩模板上的监测版图转移到半导体基底中的步骤为：

在所述半导体基底表面形成一氧化层；

在所述氧化层上形成一氮化硅层；

在所述氮化硅层上旋涂光刻胶层；

通过曝光显影将所述掩膜板上的监测版图转移到所述光刻胶层中，形成复数组开口图形，所述开口图形底部露出所述氮化硅层；

刻蚀所述未被光刻胶层覆盖的氮化硅层和半导体基底，在所述半导体基底中形成复数组沟槽。

相应的，本发明还提供一种监测浅沟槽隔离工艺窗口的方法，包括：