[发明专利]一种监测光刻胶粘结层HMDS异常的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制程技术，尤其涉及一种监测光刻胶粘结层HMDS异常的方法。

背景技术

制程高压器件的栅极氧化硅主要包括厚栅氧（高压）和薄栅氧（低压）两种器件类型，在工艺流程上会先生长厚栅氧（400埃～600埃）,然后进行低压区厚栅氧的光刻和湿法腐蚀，露出硅衬底，最后在硅衬底表面生长薄栅氧（20埃～40埃）。其中光刻步骤包括涂胶、曝光、显影。因为在涂胶工艺中，所用到的光刻胶绝大多数是疏水的，而晶片21表面的羟基和残留的水分子是亲水的，如果在晶片21表面直接涂胶的话，会造成光刻胶22和晶片21的粘合性较差，甚至造成局部的间隙或气泡，从而影响光刻效果和显影。为了解决这一问题，涂胶工艺中引入了一种化学制剂，六甲基二矽烷，英文全名叫Hexamethyldisilazane（HMDS）。这一层HMDS23在经过显影去胶等一系列步骤之后将被基本去除，如1所示。

现有工艺的问题在于：当涂刷的HMDS厚度不稳定的时候，会造成严重的缺陷。如果HMDS过厚，会影响显影去胶的能力，去胶之后，晶圆表面会有HMDS或与之相关的副产物残留（如图2所示），在氧化硅湿法腐蚀步骤，由于残留物覆盖在氧化硅表面，阻碍了氧化硅的腐蚀，最终造成氧化硅残留。相反，如果HMDS过薄（如图3所示），会导致光刻胶粘结不牢，造成光刻胶的剥离与漂移。这两种缺陷，都会严重影响良品率。

由此可见，HMDS的厚度对芯片的缺陷和良品率具有重要的影响。但是由于HMDS很薄，只有几个分子层的厚度（<5nm)，目前业界没有在线、快速检测HMDS厚度的有效方法，造成对HMDS厚度的监测变得很困难，即而影响芯片制程的效率及质量。

发明内容

本发明目的是提供一种监测光刻胶粘结层HMDS异常的方法，使用该方法，可以在线对HMDS是否异常进行监测，保证芯片的良品率，降低生产成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种监测光刻胶粘结层HMDS异常的方法，在两个硅片上分别生长氧化硅层，形成氧化硅晶圆，并测量各自厚度，将其中一个氧化硅晶圆表面涂上一层均匀的HMDS涂层，然后将设有HMDS涂层的氧化硅晶圆与另外一个未设置HMDS涂层的氧化硅晶圆一并送入湿法腐蚀机台内，采用相同的腐蚀时间T进行腐蚀，腐蚀后测量两片晶圆的厚度，并通过腐蚀前后晶圆的厚度差D/腐蚀时间T计算得出各自的腐蚀速率A1和A2，使用A1与A2之间的差值来判断HMDS涂层的厚度异常或成分异常情况，当A1-A2的差值超出额定范围后，判断HMDS涂层的厚度过厚或者过薄，或者HMDS涂层的成分异常。

在其中一实施例中，所述硅片表面设置的氧化硅层采用炉管热氧化的方法在硅片表面沉积形成，氧化硅层的厚度在400埃～600埃。

在其中一实施例中，所述湿法腐蚀过程中，腐蚀液采用掺有表面活性剂的氧化物蚀刻缓冲液BOE溶液，腐蚀时间T在40秒～80秒之间。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种使用所述的监测光刻胶粘结层HMDS异常的方法实现的高压器件栅极氧化硅制程方法，每天采用所述的监测光刻胶粘结层HMDS异常的方法检测一次HMDS涂层，若出现A1-A2的差值超出额定范围，表明HMDS涂层异常，停线检查，待检测出A1-A2的差值符合额定范围后，继续栅极氧化硅制程。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明通过检测设置有HMDS涂层与未设置HMDS涂层的两个氧化硅晶圆的腐蚀速率A1、A2，计算两者的差值，判断该差值是否在额定范围内，超出即为HMDS涂层出现异常，利用这样的方式间接在线度量HMDS涂层厚度，避免因HMDS涂层厚度或成分异常而影响芯片良品率，降低生产成本；

2.由于通过湿法腐蚀方式检测，不仅对HMDS涂层厚度进行监测，同时当HMDS的成分发生异常时，腐蚀速率也会受到影响，因此使用该方法可以有效避免因HMDS涂层厚度或成分异常而造成的产品缺陷和大量报废；

3.对HMDS涂层厚度监测为每天一次，在线检测，不影响正常生产安排，且当HMDS涂层出现异常时，可以及时停线检查，杜绝因HMDS涂层不良而造成的不良品产生。

附图说明

图1是背景技术中高压器件栅极氧化硅的制程流程图；

图2是背景技术中HMDS涂层过厚所产生的不良品过程示意图；

图3是背景技术中HMDS涂层过薄所产生的不良品过程示意图；

图4是本发明实施例一的检测方法过程示意图。