[发明专利]一种硅湿法腐蚀深度的监控结构及监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法腐蚀工艺，尤其涉及一种湿法腐蚀工艺中硅腐蚀深度的监控结构和相关监控方法，属于半导体制造领域。

背景技术

刻蚀工艺包括干法刻蚀和湿法腐蚀两种，由于干法刻蚀可能会对硅片上的敏感器件带来等离子体损伤，目前湿法腐蚀工艺仍然在半导体制造领域起着重要的作用。在湿法腐蚀工艺中，硅的各向异性湿法腐蚀工艺的使用已经非常普遍，通常各向异性腐蚀剂一般分为两类，一类是有机腐蚀剂，包括EPW(乙二胺，邻苯二酚和水)、联胺、TMAH等，另一类是无机腐蚀剂，包括碱性腐蚀液，如KOH、NaOH、NH4OH等。在进行硅的各向异性湿法腐蚀工艺时，硅的不同晶向具有不同的腐蚀速率，也即腐蚀速率与单晶硅的晶向密切相关，另外硅的各向异性腐蚀速率还与腐蚀液的类型、配比、反应的温度等各个参数有关。所以腐蚀速率的波动可能较大，这就为腐蚀深度的控制带来了困难。在半导体器件中，器件结构尺寸的微小差异会对器件性能产生影响，因此，采用有效手段对硅的湿法腐蚀深度进行监控尤为重要。

目前，硅湿法腐蚀深度的监控通常有如下几种手段：1、使用带有深度(Z轴)测量的显微镜进行测量；2、使用3D轮廓仪或扫描仪来进行测量。其中，手段1的精度比较低，误差通常在10um以上，尤其是腐蚀深度非常深的时候(比如几百um)，准确率更低。并且带有深度(Z轴)测量的显微镜的价格也比较高。手段2的测量精度很高，但是需要购买专用的测量设备，这些专用设备往往相当昂贵。而且，以上两种测量手段都需要在腐蚀过程中多次将腐蚀片取出，然后对所腐蚀的区域进行测量，从而监控腐蚀深度，每次测量的操作步骤都需耗费大量时间、人力，严重影响生产效率。

鉴于此，实有必要提出一种成本较低的监测手段，对硅的湿法腐蚀深度进行控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种硅湿法腐蚀深度的监控结构及相关监控方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种硅湿法腐蚀深度的监控结构，包括：形成在单晶硅材料上的至少两个湿法腐蚀凹槽；所述湿法腐蚀凹槽顶面为矩形，其中至少有两个湿法腐蚀凹槽的顶面宽度分别为W_u和W_l，W_u＝d_u/0.71，W_l＝d_l/0.71，d_u为所要监控的湿法腐蚀深度最大值，d_l为所要监控的湿法腐蚀深度最小值。也就是说，该监控结构对湿法腐蚀深度的监控范围要求在d_u与d_l之间，即d_u≥湿法腐蚀深度d≥d_l。

作为本发明的优选方案，所述单晶硅材料的腐蚀面为(100)晶面。

作为本发明的优选方案，所述湿法腐蚀凹槽数量为n个，n≥3。

进一步优选的，n个所述湿法腐蚀凹槽的顶面宽度均在小于等于W_u并大于等于W_l的范围内。

更进一步优选的，n个所述湿法腐蚀凹槽按照顶面宽度由W_l到W_u依次递增的顺序排列。

更进一步优选的，n个所述湿法腐蚀凹槽相互紧密排列。

此外，本发明还提供一种具有硅湿法腐蚀深度监控图形的掩模板，所述掩模板上设有监控图形，所述监控图形包括至少两个用于湿法腐蚀的矩形的窗口；其中至少有两个窗口的宽度分别为W_u和W_l，W_u＝d_u/0.71，W_l＝d_l/0.71，d_u为所要监控的湿法腐蚀深度最大值，d_l为所要监控的湿法腐蚀深度最小值。

作为本发明的优选方案，所述窗口数量为n个，n≥3。

进一步优选的，n个所述窗口的宽度均在小于等于W_u并大于等于W_l的范围内。

更进一步优选的，n个所述窗口按照宽度由W_l到W_u依次递增的顺序排列。

更进一步优选的，n个所述窗口相互紧密排列。

另外，本发明还提供一种硅湿法腐蚀深度的监控方法，所述监控方法包括以下步骤：