[发明专利]两次刻蚀成型图形的关键尺寸的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺，涉及一种关键尺寸的控制方法，尤其涉及一种两次刻蚀成型图形的关键尺寸的控制方法。

背景技术

关键尺寸(CD:Critical Dimension)和套刻精度(overlay)是集成电路工艺中非常重要的两项在线监控参数，其中CD用于监控光刻和刻蚀以后图形的大小，在实际生产过程中，一般都是使用CDSEM(关键尺寸扫描电子显微镜)来测量监控图形的CD，当所监控的图形CD超过所要求的规格时，一般通过调节光刻曝光时的能量来调节监控图形的CD，使之满足所要求的规格。而overlay用于监控当层图形和前层图形的对准(或套刻)情况，在实际生产过程中，一般通过光学方法量测专门设计的上下两层套刻标记(Overlay Mark)的中心偏移量来监控overlay，当overlay超过所要求的规格时，一般通过对当前层光刻曝光时的套刻参数进行补偿的方法，来调节光刻之后图形的overlay，使之满足所要求的规格。

对于某些特殊的半导体器件，需要制备对称结构的图形，而根据工艺需求，该对称结构的图形需通过两次刻蚀形成，如图1所示的具有对称结构的半导体器件部分工艺完成后的示意图，要求左边的多晶硅401和右边的多晶硅402具有相同的CD，因为左边的第二注入层601和右边的第二注入层602是分别以左边的多晶硅401和右边的多晶硅402作为阻挡层之一而注入形成的，所以如果左边的多晶硅401和右边的多晶硅402的CD不一致，将会使得左边的第二注入层601和右边的第二注入层602形成的位置也不对称，并导致左边的沟道长度L1和右边的沟道长度L2不同，最终影响产品的性能。

为了形成如图1所示的对称结构器件，一般使用以下步骤来完成：(1)在已完成沟道200工艺的硅片上生长二氧化硅薄膜层300和多晶硅薄膜层(图中未示出完整的多晶硅薄膜层，只示出刻蚀以后的左边的多晶硅401和右边的多晶硅402)；(2)第一图形层的光刻，CD和overlay的测量；(3)第一图形层的多晶硅薄膜刻蚀、注入，形成第一注入层500；(4)第二图形层的光刻，CD和overlay的测量，并将overlay的测量值反馈到第二图形层的光刻机，通过光刻机的overlay补正系统修正下一批次硅片的第二图形层的overlay；(5)第二图形层的多晶硅薄膜刻蚀，形成含对称结构的左边多晶硅401和右边多晶硅402的图形；(6)第三图形层光刻，然后再同时以光刻胶图形以及左边的多晶硅401和右边的多晶硅402作为注入阻挡层进行注入工艺，经退火后分别形成左边的第二注入层601和右边的第二注入层602。由上述步骤可知，有两个因素影响左边的多晶硅401和右边的多晶硅402的CD，一是步骤(4)中第二图形层对第一图形层的套刻精度，二是步骤(5)中刻蚀速率的均一性。对于第一个因素，在步骤(4)已通过光刻机的overlay补正系统进行了修正，但是对于第二个因素，上述工艺流程并没有考虑到，但在实际生产过程中，由于周边图形的影响(图形密度不一样)以及刻蚀本身工艺条件的限制，会使得在刻蚀形成左边的多晶硅401和右边的多晶硅402过程中，两者的刻蚀速率不同，从而导致左边的多晶硅401和右边的多晶硅402的CD不同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种两次刻蚀成型图形的关键尺寸的控制方法，即可以解决因为光刻套刻精度不佳导致的刻蚀后对称图形CD不一致的问题，又可以解决因为刻蚀速率不同导致的刻蚀后对称图形CD不一致的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种两次刻蚀成型图形的关键尺寸的控制方法，包括步骤如下：

(1)在硅片上生长薄膜层；

(2)第一图形层的光刻，关键尺寸和套刻精度的测量；

(3)第一图形层的刻蚀，光刻胶去除；

(4)第二图形层的光刻，关键尺寸和套刻精度的测量；

(5)第二图形层的刻蚀，形成对称结构的图形；

(6)对称结构图形的关键尺寸的测量；

(7)将上述对称图形的关键尺寸差异折算成第二图形层的套刻精度；

(8)将上述折算后的第二图形层的套刻精度反馈到第二图形层的光刻机，通过光刻机的套刻精度补正系统修正下一批次硅片的第二图形层的套刻精度，从而实现对上述对称图形的关键尺寸的控制。

在步骤(1)中，所述的硅片是光片，或者是已完成一些半导体常见工艺的硅片。优选的，所述的硅片是已经完成了导通沟槽制造工艺的硅片。