[发明专利]碳化硅介质层的刻蚀选择比量测方法

说明书

碳化硅介质层的刻蚀选择比量测方法，属于半导体技术领域，包括以下步骤：使用光谱椭偏仪测量碳化硅上介质层的介质膜厚H1，并通过公式计算得到介质膜厚的评价函数MSE1；制作掩膜层，使用台阶仪量测掩膜层厚度Ht；基于所述步骤S2量测的掩膜层厚度Ht，使用光谱椭偏仪测量掩膜层厚度Hy，并通过公式计算得到所述掩膜层厚度的评价函数MSEy；刻蚀含有掩膜的碳化硅上介质层，使用台阶仪量测刻蚀后台阶深度Het，使用椭偏仪测量刻蚀后掩膜层厚度Hey；根据公式计算刻蚀选择比。本方法使刻蚀过程中的碳化硅上掩膜层的厚度量测更加精确，从而使碳化硅上的介质层相对于掩膜层的选择比刻蚀工艺调试结果更加具有可信度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体为碳化硅介质层的刻蚀选择比量测方法。

背景技术

第三代半导体材料碳化硅由于其具有高临界击穿电场、高热导率以及高饱和电子漂移速度等特点，使其在高温、高压、高频领域能够发挥比硅材料更加优异的作用。在电力电子、射频器件和光电器件领域，以碳化硅为衬底的MOSFET、HEMT等正得到越来越多的研究。

干法刻蚀工艺主要指利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基与材料发生化学反应或通过轰击等物理作用而达到刻蚀的目的。其基本目标是在涂胶的衬底或介质层上正确地复制掩膜图形。干法刻蚀的主要关注参数有刻蚀选择比和刻蚀形貌。在碳化硅介质层的选择比刻蚀工艺调试过程中，考虑到碳化硅片的成本及SEM截面切片观察的耗时耗力，常采用台阶仪和椭偏仪搭配测量并计算刻蚀选择比。但现有的椭偏仪量测多层膜的能力弱，随着碳化硅基底上的介质层刻蚀的发生，掩膜层厚度也在持续变化，仅通过椭偏仪量测掩膜层厚度会使测量结果偏离实际值较大。本方法以台阶仪量测的掩膜层为初始参数，以碳化硅上介质层厚度为中间变量，调节椭偏仪量测过程中的介质层厚度使椭偏仪量测的刻蚀前掩膜层厚度和台阶仪量测的刻蚀前台阶厚度相等，基于确定的碳化硅上介质层厚度，量测刻蚀后的碳化硅上介质层上的掩膜层厚度。

在数理统计修正样本方差的计算过程中采用其中n表示拟合均值的样本数量，1表示拟合的参数样本均值。此公式可以评价数据的变化程度，MSE的值越小，说明预测模型描述实验数据具有更好的精确度。

发明内容

本发明目的在于提供碳化硅介质层的刻蚀选择比量测方法，以解决碳化硅上介质层相对于掩膜层的刻蚀选择比精确量测的问题。

碳化硅介质层的刻蚀选择比量测方法，包括以下步骤：

步骤S1：使用光谱椭偏仪测量碳化硅上介质层的介质膜厚H1，并通过公式计算得到介质膜厚的评价函数MSE1；

步骤S2：制作掩膜层，使用台阶仪量测掩膜层厚度Ht；

步骤S3：基于所述步骤S2量测的掩膜层厚度Ht，使用光谱椭偏仪测量掩膜层厚度Hy，并通过公式计算得到所述掩膜层厚度的评价函数MSEy；

步骤S4：刻蚀含有掩膜的碳化硅上介质层，使用台阶仪量测刻蚀后台阶深度Het，使用椭偏仪测量刻蚀后掩膜层厚度Hey，同时根据公式计算得到刻蚀后掩膜层厚度的评价函数MSEey；

步骤S5：根据公式计算刻蚀选择比。

进一步，所述步骤S1包括以下步骤：

S101：选择碳化硅基底，并在所述碳化硅基底上进行介质层生长；

S102：使用光谱椭偏仪测量介质层的介质膜厚H1，并得到振幅衰减φ和相位变化Δ；

S103：根据得到的振幅衰减φ和相位变化Δ，通过公式计算得到所述介质膜厚的评价函数MSE1。

进一步，所述评价函数MSE公式为：

N＝cos(2φ)；

C＝cos(2φ)cos(Δ)；