[发明专利]标准晶片及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及半导体器件制造领域，特别是涉及一种标准晶片及其制造方法。

背景技术

在半导体工艺中，经常使用扫描电镜来测量晶片或器件的关键尺寸等参数。扫描电镜的基本工作原理是利用电子束在晶片表面进行扫描，电子碰撞晶片表面使得晶片表面的一些电子逃逸出来，然后，这些二次电子被收集并被转换成表面图像显示在屏幕和照片上。其中，扫描电镜分析需要将晶片和电子束均置于真空中。

为了确保扫描电镜工作正常，通常需要对扫描电镜进行日常监测。一般，利用标准晶片对扫描电镜进行日常监测。具体而言，让扫描电镜对标准晶片进行测量，观察测量到的结果是否与标准晶片的已知参数（例如栅条的关键尺寸）一致，如果一致，则认为扫描电镜工作正常，否则，认为扫描电镜工作不正常。

由扫描电镜的工作原理可知，扫描电镜对标准晶片的测量有可能对标准晶片本身造成一定的影响。例如，电子束碰撞标准晶片表面可能破坏标准晶片的结构，这会使得扫描电镜再次测量该标准晶片时，测量的结果变得不准确，从而不能正确判断扫描电镜是否工作正常。因此，希望提供不容易被破坏的稳定的标准晶片。

一般而言，对标准晶片的破坏包括两个方面。一方面，当电子碰撞标准晶片时，一些电子存留在标准晶片中，从而使得原本不带电的标准晶片变成带电的标准晶片。在标准晶片本身带电的情况下，当扫描电镜再向标准晶片发射电子束时，由于同性相斥，二次电子的产生受到影响，从而使得测量的结果变得不准确。另一方面，标准晶片被扫描电镜扫描过之后，其表面的化学性质会发生变化，当将标准晶片置于空气中时，这种变化使得晶片表面容易受到污染。因此，希望当电子束打在标准晶片上时，电子不会留存在晶片上，从而使得晶片比较稳定，不容易带电并且不容易被污染。

另外，扫描电镜在扫描标准晶片时，测量结果不仅受晶片表面的结构（例如，形貌）的影响，还受晶片表面材料的影响。即，在测得的结果中，晶片表面的结构的形貌会呈现明暗的对比，晶片表面的不同材料也会呈现明暗的对比。换而言之，测量结果中的明暗对比有可能是表示结构的形貌对比，也有可能是表示材料的对比。而理想的情况是，在扫描电镜的测量结果中，明暗的对比能够清晰地呈现结构的形貌。

此外，在工业应用中，扫描电镜的工作状态很容易受到各种因素的影响，因而，对其进行日常监测以确定其总是处于正常状态非常重要。在这样的情形中，需要频繁地（例如每天）使用标准晶片来对扫描电镜进行日常监测。因此，希望这样的标准晶片的制作成本较低并且希望标准晶片的制作工艺较为简单。

在现有技术中，存在一种称为“金片”（Golden Wafer）的标准晶片。这种晶片一般通过复杂的工艺过程制造并且价格昂贵，因此，不适宜用作扫描电镜的日常监测。还存在一类常用的多晶硅晶片，相对比较稳定，但是仍然容易发生电子存留并且容易受污染。为了避免电子存留，一种方式是在晶片上涂覆一层金属。由于金属的导电性能，电子不会发生存留，但同时也几乎没有二次电子的产生，因此，在扫描电镜下，很难清晰地观测到晶片表面的结构的形貌。换而言之，在这种情况下，由于材料对比度低，使得通过扫描电镜观测到的拓扑图不清晰。

因此，期望能提供一种适合于扫描电镜的日常监测的标准晶片，其不容易带电并且不容易受污染。进一步地，期望该标准晶片的成像对比度高。

发明内容

为了消除或者至少部分地减轻现有技术中的一些或全部上述问题，提出了本公开。

本公开涉及标准晶片及其制造方法。简要而言，通过采用在扫描电镜下具有高的成像对比度的半导体材料和氧化物来分别形成标准晶片上的栅条和栅条两侧的侧壁间隔件，来使得该标准晶片适合于例如扫描电镜的日常监测。

在本公开的一个方面中，提出了一种标准晶片，包括：衬底；形成于衬底上的第一半导体材料层；形成于第一半导体材料层之上的栅条，其中，间隔层介于第一半导体材料层和所述栅条之间，以及分别形成在所述栅条的相对两侧的第一侧壁间隔件和第二侧壁间隔件，其中，所述栅条和第一半导体材料层由相同的半导体材料形成，介于第一半导体材料层和所述栅条之间的所述间隔层与第一侧壁间隔件和第二侧壁间隔件由相同的氧化物形成。

在一个实施例中，所述半导体材料是金属氮化物。

在一个实施例中，所述金属氮化物是氮化钛TiN。

在一个实施例中，所述金属氮化物是氮化钽TaN。

在一个实施例中，所述衬底是硅衬底。

在一个实施例中，所述氧化物是二氧化硅。

在一个实施例中，介于第一半导体材料层和所述栅条之间的所述间隔层的厚度为5到10纳米。