[发明专利]干法工艺稳定性和匹配性的判断方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路领域，具体地说，涉及一种干法工艺稳定性和匹配性的判断方法。

背景技术

干法去胶工艺是指在一定温度、压力和功率作用下，使氧气与光刻胶发生反应，从而达到去除光刻胶目的反应过程。在产能的需求下，为了达到较快的反应速率，通常需求250℃以上高温条件。在这种高温条件下，氧气会与硅表面发生扩散为主的热氧化反应，消耗衬底硅，在晶圆表面生成10～20A厚的热氧化膜。该氧化膜的性质会对离子掺杂深度比较浅的工艺步骤产生较大的影响，从而影响器件的电性能。

在110纳米节点之前，干法去胶工艺通常使用氧气和氮气，在去胶过程中生成的表面热氧化膜对器件电性能的影响不大。但是，随着技术节点的缩小，在90纳米、65纳米乃至45纳米阶段，干法去胶工艺也在不断发展，使用的多种气体的混合工艺气体，比如使用氧气、氢气、氮气的混合工艺气体，而且随着掺杂能量的不同，各工艺气体的配比亦随之变化。这种情况下，干法去胶工艺过程中所形成的表面热氧化膜厚度已不可忽略。尤其在一般的CMOS工艺中，通常伴有十几道离子注入工艺，因此，干法去胶工艺中表面热氧化膜累积效应和叠加影响会对器件的电性能带来很大的影响。

另外，不同设备供应商、不同型号间的设备工艺匹配上，由于机台型号和构造的不同，在工艺开发和工艺转移过程中，干法去胶工艺所生成的氧化膜对器件电性能的影响，也成为设备或者工艺的一个重要的评价标准。

现有技术中，在对干法去胶工艺的稳定性进行判断时，通常只依赖于晶圆的缺陷结果。但是，这种方案仅适用于产品工艺开发的初期，一旦基准条件确定，在后续的工艺条件展开和工艺机台匹配时，只能通过最终的电学特性来判断工艺匹配程度，这通常需要一个月甚至一个半月的时间，延长了机台的评价周期以及迟滞了产能提升的需求。

现有技术中，在判断工艺的匹配时，使用膜厚量测仪仅对干法去胶工艺所产生的热氧化膜厚度进行监控。但是，以热氧化膜的厚度相同并不代表膜质的相同，而热氧化膜在化学药液中的反应速率主要与热氧化膜的性质和结构直接相关。离子去胶工艺是由干法去胶和湿法清洗两步工艺完成，膜质的差异会导致表面热氧化膜在湿法清洗液中的损失量不同，从而引发器件性能的区别，这类不同，也只能在最终的产品电学特性中得到反馈。

综上，现有手段无法及时而准确的反馈膜质的信息，从而不能对干法去胶工艺的稳定性进行精确的判断，无法实现对生产机台间的工艺匹配进行有效的评价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种干法工艺稳定性和匹配性的判断方法，用以部分或全部克服、部分或全部解决现有技术存在的上述技术问题。

为了部分或全部克服、部分或全部解决上述技术问题，本发明提供了一种干法工艺稳定性的判断方法，其包括：

获取干法工艺前后，硅光片表面自然氧化膜和初始热氧化膜的厚度差；

对干法工艺后的硅光片进行清洗，获取清洗前后热氧化膜的损失率；

根据自然氧化膜和热氧化膜的厚度差和清洗前后热氧化膜的损失率，判断干法工艺稳定性。

优选地，在本发明的一实施例中，获取干法工艺前后，硅光片表面自然氧化膜和热氧化膜的厚度差包括：

使用第一清洗液处理硅光片，并量取在所述硅光片表面形成的自然氧化膜厚度；

在选定的干法工艺条件下，对所述硅光片进行光刻胶去除处理，并量取在所述硅光片表面形成的初始热氧化膜的厚度；

根据自然氧化膜的厚度和干法工艺处理后的所述初始热氧化膜的厚度，获取干法工艺前后硅光片表面自然氧化膜和热氧化膜的厚度差。

优选地，在本发明的一实施例中，对干法工艺后的硅光片进行清洗，获取清洗前后热氧化膜的损失率包括：

使用第二清洗液处理干法工艺后的所述硅光片，并量取在所述硅光片表面形成的最终热氧化膜的厚度；

根据利用所述第二清洗液处理后最终的热氧化膜的厚度，以及干法工艺处理后的所述硅光片表面形成初始热氧化膜的厚度，获取清洗前后热氧化膜的损失率。

优选地，在本发明的一实施例中，所述第一清洗液包括：稀释的氢氟酸、硫酸双氧水混合物、及1号标准清洗液。

优选地，在本发明的一实施例中，所述第二清洗液包括：硫酸双氧水混合物及65℃ 1号标准清洗液处。

优选地，在本发明的一实施例中，所述干法工艺条件为：反应压力为1～3T，反应温度为200～300℃，反应功率为1000～2500W，O2气体流量为5000～9000sccm，H2/N2气体流量为1000～4000sccm，反应时间为60～100s。