[发明专利]沟槽轮廓参数检测方法

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STI(浅沟槽隔离)隔离沟槽的外形轮廓参数(包括沟槽深度、线宽)的测量方法。

背景技术

随着半导体工艺进入深亚微米时代，0.13μm以下的元件例如CMOS器件中，NMOS晶体管和PMOS晶体管之间的隔离层均采用浅沟槽隔离工艺(STI)形成。在这种工艺中，先在衬底上形成浅沟槽，元件之间用刻蚀的浅沟槽隔开，然后在沟槽侧壁和底部形成氧化衬垫，再利用化学气相淀积(CVD)在浅沟槽中填入绝缘介质，例如氧化硅。在填入绝缘介质之后，用化学机械研磨(CMP)的方法使沟槽表面平坦化。专利号为ZL98125145.5的中国专利公开了一种在半导体器件内形成隔离沟槽的方法，图1为STI隔离沟槽剖面示意图。如图1所示，在半导体衬底100表面通过光刻、刻蚀等工艺形成沟槽110，沟槽110中将填充绝缘物质，以便将有源区(AA)隔离开，为便于说明，本申请文件中将作为有源区的衬底部分称为凸棱120。

STI隔离沟槽的外形轮廓参数，包括沟槽深度h、线宽l和沟槽的宽度s。以往为了获得沟槽的外形轮廓参数通常通过横界面(扫描电子显微镜)SEM、透射电镜(TEM)和聚焦离子束(FIB)等方法得到。但是，这些方法都具有破坏性，需要对晶片进行切片，然后利用电子扫描显微设备测量薄膜的厚度，增加了生产成本。近来采用的原子力显微镜(AFM)测量方法，这种方法用于检测沟槽的外形轮廓参数时，虽然克服了SEM、TEM等技术的破坏性的缺陷，但AFM测量方法检测速度缓慢，样品分析周期长，制约了生产效率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沟槽轮廓参数检测方法，能够以高效和非破坏性的方式测量沟槽轮廓参数。

为解决上述问题，本发明提供了一种沟槽轮廓参数检测方法，包括：

提供一半导体衬底；

在所述衬底表面形成沟槽区；

利用光学特征尺寸测量方法测量所述沟槽的轮廓参数。

所述沟槽区包括复数个凸棱和沟槽。

所述凸棱等间隔周期性排列。

所述凸棱和沟槽的宽度和为间距，所述间距为100～800nm。

所述凸棱和沟槽的宽度比为1∶1至1∶10。

所述轮廓参数包括沟槽深度、凸棱线宽和沟槽宽度。

本发明还相应提供了一种用于形成如权利要求1所述沟槽区的掩膜版图，其特征在于：所述掩膜版图包括复数个条状图形，所述条状图形等间隔排列。

所述条状图形的间距为100～800nm。所述条状图形的宽度与条状图形之间的宽度的比为1∶1至1∶10。

本发明提供的另一种沟槽轮廓参数检测方法，包括：

提供一半导体衬底；

在所述衬底表面形成复数个凸棱和沟槽；

利用光学特征尺寸测量方法测量所述沟槽深度、凸棱线宽和沟槽宽度。

所述凸棱等间隔周期性排列。

所述凸棱和沟槽的宽度和为间距，所述间距为100～800nm。

所述凸棱和沟槽的宽度比为1∶1至1∶10。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的沟槽轮廓参数检测方法利用掩膜图形在所述衬底表面形成沟槽区；利用光学特征尺寸测量方法测量所述沟槽的轮廓参数。本发明的方法利用光学特征尺寸测量(Optical CD，OCD)技术，该技术利用沟槽栅格结构形成的衍射光对沟槽的轮廓参数进行测量，能够以非破坏性的方式得到沟槽的轮廓参数，降低了生产成本，提高了测试效率。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了层和区域的厚度。

图1为半导体衬底表面的沟槽结构剖面示意图；

图2为根据本发明一个实施例的沟槽区示意图；

图3为根据本发明另一个实施例的沟槽区示意图；

图4为用于形成图2中沟槽区的掩膜版图示意图；

图5为用于形成图3中沟槽区的掩膜版图示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。