[发明专利]开口填充材料的缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造和检测领域，特别涉及一种开口填充材料的缺陷检测方法。

背景技术

在半导体制造过程中，会涉及到各种填充工艺，在晶圆上形成沟槽或者通孔，之后在所述沟槽或通孔中进行填充，形成各种结构，如浅沟槽隔离结构(STI，shallow trench isolation)、金属互连层等。随着半导体工艺水平的发展，其特征尺寸(CD，critical dimension)不断减小，如果填充工艺中存在问题，使得填充材料中存在有缺陷，如空隙(void)缺陷、填充残留物缺陷等，将会严重影响填充效果乃至器件的可靠性。

以浅沟槽隔离结构为例，其一般用于器件之间的绝缘隔离，主要形成过程主要包括：在半导体基底上形成沟槽；在所述沟槽中填充介质材料，一般为氧化硅。如果在填充的过程中有缺陷形成，就会影响后续的工艺。例如，在填充过程中有空隙缺陷形成，则会影响浅沟槽隔离结构的隔离性能，而且在后续形成其他膜层的过程中，其他膜层的材料可能会进入所述空隙，造成浅沟槽隔离结构中的介质材料的击穿电压(Voltage breakdown)下降，影响器件的性能和可靠性。

专利号为ZL200510056199.0的中国专利中公开了一种浅沟槽隔离结构的缺陷检测方法和相应的设备，包括：在浅沟槽隔离结构中的填充介质材料之上形成导电薄膜，在所述导电薄膜和半导体基底之间施加电压，使得缺陷区域被击穿，从而达到缺陷检测的目的。上述方法需要在填充介质材料上形成导电薄膜，并且需要专门的检测设备，检测过程比较复杂而且成本较高，另外，所述导电薄膜的形成质量也会影响检测过程，如果其质量较差，会对检测结果造成干扰。

现有技术的一般做法是进行抽样切片检测，由于填充工艺后，诸如空隙、填充残留物等缺陷一般都存在于填充材料内部，因此通过切片来确认其内部是否有残留的缺陷，具体包括；提供半导体基底，所述半导体基底中形成有浅沟槽隔离结构；选择抽样检测点，一般为所述半导体基底的中心或者边缘区域；对所述抽样检测点部分的半导体基底进行切片，制作成样品，在透射电子显微镜(TEM)下进行观测，检测其中是否存在有空隙缺陷或者其他缺陷。但是，在实际生产工艺中，半导体基底上会形成有大量的浅沟槽隔离结构，上述方法只能检测到其中的抽样检测点处的填充质量，由于成本和时间等因素的限制，抽样检测点的数量往往较少，使得样本空间较小，导致精度较差，并不能精确反映整个半导体基底范围内各个部分的填充质量，往往会造成问题的遗漏。而且由于制作透射电子显微镜样品和检测的过程成本非常高，工艺循环时间很长，成本较高。

因此，需要一种新的开口填充材料的缺陷检测方法，以有效的降低工艺时间和成本。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种开口填充材料的缺陷检测方法，有效的降低工艺时间和成本。

为解决上述问题，本发明提供了一种开口填充材料的缺陷检测方法，包含下列步骤：

提供半导体基底，所述半导体基底内形成有开口，所述开口内通过填充工艺形成有填充材料；

对所述填充材料的表面进行平整化；

对所述平整化后的填充材料的表面进行缺陷扫描。

可选的，所述缺陷扫描的方法为使用扫描电子显微镜对所述填充材料的表面进行观测。

可选的，所述方法还包括对缺陷的数量进行统计，并设定阈值，如果缺陷的数量大于所述阈值，则检测结果判定为未通过。

可选的，所述平整化的方法为化学机械抛光(CMP)。

可选的，所述开口为浅沟槽隔离结构。

可选的，所述填充工艺为化学气相沉积(CVD)或高密度等离子体化学气相沉积(HDP CVD)。

可选的，所述填充材料为介质材料。

可选的，所述填充材料为氧化硅(SiO₂)。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：首先对填充材料的表面进行平整化，然后对填充材料的表面进行全局的缺陷扫描，通过暴露在表面的缺陷来评估填充材料的填充质量，降低了工艺时间和成本。

附图说明

图1是本发明实施例的开口填充材料的缺陷检测方法的流程示意图；

图2至图5是本发明实施例的浅沟槽隔离结构的填充过程的剖面结构示意图；

图6是本发明实施例的开口填充材料的缺陷检测方法对应的剖面结构示意图。

具体实施方式

在填充工艺中，由于工艺参数设置不当等原因，往往会造成形成的填充材料中有缺陷存在，影响器件的可靠性。现有技术一般是选取抽样检测点并通过切片观测的方法来对缺陷进行检测，切片及制备样品的过程比较复杂，花费的工艺时间较长，成本较大。